了解SPI总线常识，竟如此简单

1、SPI简介

SPI，即Serial Peripheral Interface的英文缩写。从字面意思看就是串行外部设备接口，是一种全双工、高速、同步的通信总线。

SPI最早是摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，用于微控制器（MCU）连接外部设备之间的同步串行通信。主要应用于Flash、数模转换器、信号处理器、控制器、EEPROM存储器等外设中。

SPI总线属于一主多从接口，和I2C不同的是，SPI 采用CS片选来控制主机与那个从机通信。

现在的单片机几乎都支持SPI总线，其已经成为一种高速、同步、双工的通用标准，在IoT产品中得到广泛应用。

2、SPI 有几根线？

SPI通常有4根线（四线制），可实现全双工通信。

【SCK】: 串行时钟（Serial Clock）

【MOSI】:主发从收信号（Master Output, Slave Input）

【MISO】:主收从发信号（Master Input, Slave Output）

【CS/CS】:片选信号（Slave Select）

 
SPI应用也有3根线（三线制），实现半双工通信。

 
3、SPI 通信原理

SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，通过CPHA（时钟相位）、CPOL（时钟极性）来控制设备的通信模式。

时钟极性CPOL是用来配置SCK的电平在哪种状态时是有效状态或者空闲状态。时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在哪个边沿：

CPHA=0，数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿

CPHA=1，数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿

CPOL=0，当SCLK=0时处于空闲态，有效状态就是SCLK处于高电平时

CPOL=1，当SCLK=1时处于空闲态，有效状态就是SCLK处于低电平时

CPHA=0、CPOL=0：此时空闲态时，SCK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，就是SCK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿(准备数据），（发送数据）数据发送是在下降沿。

CPHA=0、CPOL=1：此时空闲态时，SCK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，即SCK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPHA=1、CPOL=0：此时空闲态时，SCK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，即SCK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPHA=1、CPOL=1：此时空闲态时，SCK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，即SCK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

另外，分享个时序图识图方法。交叉线：数据允许发生改变，但不一定要变。平行线：数据不允许发生改变，必须稳定发送。

 
再细说传输时序。SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下，按位传输，高位在前，低位在后。如下图所示，在SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。SPI接口没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
 

4、SPI 的特征

4.1 优势

• 高速
• 同步
• 全双工
• 总线结构
• 主从及通信模式

4.2 缺点

• 无指定流控制
• 没有应答机制确认