1、简介

​SPI协议是一种高速全双工同步串行通信协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成。

​四线协议：MISO(Master Input Slave Output)/SDI(Serial Data Input)、MOSI(Master Output Slave Input)/SDO(Serial Data Output)、SCLK(Synchronous Clock)、CS(Chip Select)

1、MISO，主设备数据输入，从设备数据输出；

2、MOSI，主设备数据输出，从设备数据输入；

3、SCLK，同步时钟信号，由主设备产生;

4、CS，从设备使能(片选)信号，由主设备控制，低电平为选中。当总线上有多个从设备的时候，主设备如果需要和某个从设备通信，就将该设备对应的片选引脚拉低使能；

相比于I2C协议，SPI更加快速，但是由于没有相应的流控和应答机制，所以数据的可靠性上有一定的缺陷。

2、SPI总线传输模式

​ 主设备根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲（Clock Pulse)，时钟脉冲组成时钟信号（Clock Signal），时钟信号通过时钟极性（CPOL,Clock Polarity）和时钟相位（CPHA,Clock Phase）控制两个SPI设备何时交换数据以及何时对接收的数据进行采样。

• CPOL(Clock Polarity，时钟的极性): 规约 SPI 总线在空闲时, SCK时钟信号是高电平1还是低电平0；
• CPHA(Clock Phase，时钟的相位): 规约 SPI 设备是在SCK时钟信号上升沿还是下降沿触发数据采样；

​ SPI 总线传输一共有 4 种模式：

1. 模式 0：CPOL= 0，CPHA=0。SCK 串行时钟线空闲是为低电平，数据在 SCK 时钟的上升沿被采样， 数据在 SCK 时钟的下降沿切换；

2. 模式 1：CPOL= 0，CPHA=1。SCK 串行时钟线空闲是为低电平，数据在 SCK 时钟的下降沿被采样， 数据在 SCK 时钟的上升沿切换；

3. 模式 2：CPOL= 1，CPHA=0。SCK 串行时钟线空闲是为高电平，数据在 SCK 时钟的下降沿被采样， 数据在 SCK 时钟的上升沿切换；

4. 模式 3：CPOL= 1，CPHA=1。SCK 串行时钟线空闲是为高电平，数据在 SCK 时钟的上升沿被采样， 数据在 SCK 时钟的下降沿切换；

3、SPI总线数据交换

​ 一个 Slave 设备要想能够接收到 Master 发过来的控制信号, 必须在此之前能够被 Master 设备进行访 问 (Access). 所以, Master 设备必须首先通过拉低 SS/CS 管脚对 Slave 设备进行片选, 把想要访问的Slave 设备选上。

​ SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换, 是因为 SPI 协议规定一个 SPI 设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个 "发送者(Transmitter)" 或者 "接收者(Receiver)". 事实上SPI 设备在通信时两边各有 1 个移位寄存器，这样在发送一个 bit 的同时将会收到对方 1 个 bit 的数据，当发送完 8bit 数据后，也将收到对方的 8bit 数据，这也就意味着完成了 1 个 byte 的数据交换。

SPI 数据传输过程实际上就是主从设备两个移位寄存器的数据交换过程，所以 SPI 的读功能实际上可以由 SPI 的写功能实现，即随便写一个字节的无效数据(Dummy Data)即可。