1. 概述

SPI = Serial Peripheral Interface，是串行外圍設備接口，是一種高速，全雙工，同步的通信總線。常規只占用四根線，節約了芯片管腳，PCB的布局省空間。現在越來越多的芯片集成了這種通信協議，常見的有EEPROM、FLASH、AD轉換器等。

• 優點：

支持全雙工，push-pull的驅動性能相比open-drain信號完整性更好；

支持高速（100MHz以上）；

協議支持字長不限于8bits，可根據應用特點靈活選擇消息字長；

硬件連接簡單；

• 缺點：

相比IIC多兩根線；

沒有尋址機制，只能靠片選選擇不同設備；

沒有從設備接受ACK，主設備對于發送成功與否不得而知；

典型應用只支持單主控；

相比RS232 RS485和CAN總線，SPI傳輸距離短；

2. 硬件結構

SPI總線定義兩個及以上設備間的數據通信，提供時鐘的設備為主設備Master，接收時鐘的設備為從設備Slave；

• 信號定義如下：

SCK : Serial Clock 串行時鐘

MOSI : Master Output, Slave Input 主發從收信號

MISO : Master Input, Slave Output 主收從發信號

SS/CS : Slave Select 片選信號

• 電路連接如下：

單個主設備和單個從設備：

單個主設備和多個從設備，通過多個片選信號或者菊花鏈方式實現：

3. 寄存器類型

Motorola定義的SPI寄存器包括：

SPI Control Register 1 (SPICR1)??? 控制寄存器1

SPI Control Register 2 (SPICR2)??? 控制寄存器2

SPI Baud Rate Register (SPIBR)??? 波特率寄存器

SPI Status Register (SPISR)??????????? 狀態寄存器 ?（只讀?? 其余均可讀可寫）

SPI Data Register (SPIDR)???????????? ?數據寄存器

通過往寄存器中寫入不同的值，設置SPI模塊的不同屬性。

4. SPI傳輸模式

通過設置控制寄存器SPICR1中的CPOL和CPHA位，將SPI可以分成四種傳輸模式。

CPOL，即Clock Polarity，決定時鐘空閑時的電平為高或低。對于SPI數據傳輸格式沒有顯著影響。

1 = 時鐘低電平時有效，空閑時為高

0 = 時鐘高電平時有效，空閑時為低

CPHA，即Clock Phase，定義SPI數據傳輸的兩種基本模式。

1 = 數據采樣發生在時鐘（SCK）偶數（2,4,6,...,16）邊沿（包括上下邊沿）

0 = 數據采樣發生在時鐘（SCK）奇數（1,3,5,...,15）邊沿（包括上下邊沿）

四種模式如下圖所示：

先看第一列兩張圖（CPHA = 0），采樣發生在第一個時鐘跳變沿，即數據采樣發生在SCK奇數邊沿；再看第二列（CPHA =1），采樣發生在第二個時鐘跳變沿，即數據采樣發生在SCK偶數邊沿。

第一行兩張圖，第二行兩張圖（CPOL = 1），SCK空閑狀態為高電平。

主從設備進行SPI通訊時，要確保它們的傳輸模式設置相同。

其中mode0和mode3最為常見，SPI接口的flash中均會有標注。

5. 讀寫操作

• 標準SPI讀寫為例

片選---讀指令---地址---數據讀出

片選---寫指令---地址---數據寫入

• Dual I/O Fast Read Sequence Diagram? 雙路IO

• Quad I/O Fast Read Sequence Diagram? 四路IO

與IIC一樣，是一種最常見的板內芯片間的串行接口。

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