简介

SPI 或串行外设接口是微控制器流行的通信协议之一，通常在微控制器中实现，常用于与外围设备（传感器、显示器等）交互。SPI是一种同步通信协议，它有专用的时钟线（有关更多信息，请参阅我们关于同步与异步通信协议的文章）。SPI 中的通信线路包括：

MISO = Master In Slave Out

MOSI = Master Out Slave In

SS = Slave Select

SCK or SCLK = Serial Clock

根据命名，SPI 存在主设备和从设备。主设备控制时钟线，因此也控制通信。SPI 是一种全双工协议，因为它有两条数据线，每个通信方向（主站对从站和从站对主站）各一条，这意味着可以同时发送和接收数据。

SPI 总线

多个从设备可以使用相同的 SCK、MISO 和 MOSI 通信线（称为 SPI 总线）连接到同一个主设备。但每个从属设备都需要单独的从属选择 (SS) 线；主设备根据希望与哪个从属设备通信来设置从属选择线（低电平有效，即低电平选择，高电平取消选择）。

实际上，在 SPI 总线上同时发送和接收数据的情况并不多见（通常的情况是先发出指令后作出响应，或者只是主设备从从设备读取数据）。不过，SPI 的优势之一是，由于具有专用且定义明确的通信线路，它可以直接进行调试和故障排除（例如使用示波器）。I2C 等协议需要的通信线路较少，但由于其复杂性，故障排除更加困难。

SPI 的另一个优点是，所有通信线路都是高电平或低电平主动驱动的，而 I2C 等通信线路只是低电平驱动，当通信线路没有被主动驱动时，上拉电阻会被动地将通信线路拉回高电平（更多信息，请参阅我们关于 I2C 的文章）。始终主动驱动线路意味着可以实现更高的数据传输速率。

双线和四线 SPI

SPI 也有双 线SPI 和四线 SPI，可以使用多条数据线同时向一个方向传输数据（从技术上讲是并行传输），从而进一步提高数据吞吐量（整体通信速度）。这在需要高数据吞吐量的闪存芯片中很受欢迎。使用双 SPI 时，通信开始时与往常一样（与单 SPI 相同），但在向从设备发送命令后可更改为双模式（详细情况请参阅从设备数据手册）。在双模式下，MISO 和 MOSI 线路分别成为双向（半双工）通信线路，称为 SIO0（串行 I/O 0）和 SIO1；每个字节的偶数位在 SIO0 上传输，奇数位在 SIO1 上传输。Quad SPI 与之类似，只是多了两条通信线路--SIO2 和 SIO3，而且每次传输半个字节。

SPI 配置

SPI 协议中的一些参数是可以设置的，例如在时钟信号的上升沿还是下降沿发送/接收数据，以及时钟是空闲高电平还是低电平。数据是先传输最小有效位（LSB）还是先传输最大有效位（MSB）也是可以配置的，通常是先传输 MSB。

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