簡介
同步外設接口(SPI)是由摩托羅拉公司開發的全雙工同步串行總線，該總線大量用在與EEPROM、ADC、FRAM和顯示驅動器之類的慢速外設器件通信。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協定，由一個主裝置和一個或多個從裝置組成，主裝置啟動一個與從裝置的同步通訊，進而完成資料的交換。SPI 接口由SDI（串行資料輸入），SDO（串行資料輸出），SCK（串行移位時鐘），CS（從使能信号）四種信号構成，CS 決定了唯一的與主裝置通信的從裝置，如沒有CS 信号，則隻能存在一個從裝置，主裝置通過産生移位時鐘來發起通訊。通訊時，資料由SDO 輸出，SDI 輸入，資料在時鐘的上升或下降沿由SDO 輸出，在緊接着的下降或上升沿由SDI 讀入，這樣經過8/16 次時鐘的改變，完成8/16 位資料的傳輸。
通信
該總線通信基于主-從配置。它有以下4個信号：
MOSI:主出/從入
MISO:主入/從出
SCK:串行時鐘
SS:從屬選擇
晶片上“從屬選擇”(slave-select)的引腳數決定了可連到總線上的器件數量。在SPI傳輸中，資料是同步進行發送和接收的。資料傳輸的時鐘基于來自主處理器的時鐘脈沖，摩托羅拉沒有定義任何通用SPI的時鐘規範。然而，最常用的時鐘設定基于時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)兩個參數，CPOL定義SPI串行時鐘的活動狀态，而CPHA定義相對于SO-資料位的時鐘相位。CPOL和CPHA的設定決定了資料取樣的時鐘沿。
資料方向和通信速度
SPI傳輸串行資料時首先傳輸最高位。波特率可以高達5Mbps，具體速度大小取決于SPI硬體。例如，Xicor公司的SPI串行器件傳輸速度能達到5MHz。
2.4 SPI總線接口及時序
SPI總線包括1根串行同步時鐘信号線以及2根資料線。
SPI子產品為了和外設進行資料交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性（CPOL）對傳輸協定沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀态為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀态為高電平。時鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協定之一進行資料傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）資料被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）資料被采樣。SPI主子產品和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一緻。SPI接口時序如圖3、圖4所示。
SPI協定舉例
SPI是一個環形總線結構，由ss（cs）、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行資料交換。
假設下面的8位寄存器裝的是待發送的資料10101010，上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。
那麼第一個上升沿來的時候資料将會是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到來的時候，sdi上的電平将所存到寄存器中去，那麼這時寄存器=0101010sdi，這樣在8個時鐘脈沖以後，兩個寄存器的内容互相交換一次。這樣就完成裡一個spi時序。例子如下：
假設主機和從機初始化就緒：并且主機的sbuff=0xaa，從機的sbuff=0x55，下面将分步對spi的8個時鐘周期的資料情況示範一遍:假設上升沿發送資料
這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相對于主機而言的。其中ss引腳作為主機的時候，從機可以把它拉底被動選為從機，作為從機的是時候，可以作為片選腳用。根據以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個位元組，因為，首先主機要發送指令過去，然後從機根據主機的名準備資料，主機在下一個8位時鐘周期才把資料讀回來 。