物理層

串行全雙工總線

需要四根線：SCLK（時鐘線），CS（片選線）、MOSI(主設備輸出、從設備輸入)，MISO（主設備輸入，從設備輸出）。

片選信號

片選信號CS是用來選擇主機與哪一個從機進行通信的信號線。當從機的片選信號為1使能時，主機和誰通信，那根CS線就是高電平，其余CS線為低電平。這樣SPI至少需要四根線。

通信過程

先發高位，后發低位（與IIC相同），串口則是先發低位，后發高位。

在時鐘線上升沿或者下降沿的時候發送器向數據線發送數據，緊接著的下一個上升沿或者下降沿，接收器從數據線上接收數據（取決于四種模式）

四種模式

SPI總線有四種不同的工作模式，取決于極性(CPOL)和相位(CPHL)這兩個因素

CPOL表示SCLK空閑時的狀態
CPOL=0，空閑時SCLK為低電平

CPOL=1，空閑時SCLK為高電平

CPHA表示采樣時刻

CPHA=0，即表示輸出(out)端在上一個時鐘周期的后沿改變數據，而輸入(in)端在時鐘周期的前沿(或不久之后)捕獲數據。輸出端保持數據有效直到當前時鐘周期的尾部邊緣。對于第一個時鐘周期來說，第一位的數據必須在時鐘前沿之前出現在MOSI線上。也就是一個CPHA=0的周期包括半個時鐘空閑和半個時鐘置位的周期。

CPHA=1，即表示輸出(out)端在當前時鐘周期的前沿改變數據，而輸入(in)端在時鐘周期的后沿(或不久之后)捕獲數據。輸出端保持數據有效直到下一個時鐘周期的前沿。對于最后一個時鐘周期來說，從機設備在片選信號消失之前保持MISO信號線有效。也就是一個CHPA=1的周期包括半個時鐘置位和半個時鐘空閑的周期。