SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，它是一种同步串行通信接口，用于微控制器和外围设备（如传感器、SD卡、其他微控制器等）之间的通信。SPI接口通常用于短距离通信，因为它不支持长距离传输。

SPI接口的特点包括：

• 全双工通信：SPI允许数据同时在两个方向上传输，即主机可以发送数据到从机，同时从机也可以发送数据到主机。

• 高速数据传输：SPI接口可以支持很高的数据传输速率，这使得它适合于需要快速数据交换的应用。

• 简单的硬件连接：SPI接口通常只需要四根线：时钟线（SCK或CLK）、主出从入线（MOSI）、主入从出线（MISO）和从机选择线（SS或CS）。

• 可扩展性：一个SPI主机可以连接多个从机，通过从机选择线来选择与哪个从机通信。

• 同步通信：SPI使用时钟信号来同步数据传输，这意味着数据的发送和接收都是按照时钟信号的节拍进行的。

SPI接口在嵌入式系统中非常常见，尤其是在需要与各种外设进行通信的场合。由于其简单性和高效性，SPI被广泛应用于各种电子设备中。

一、SPI通信的基本参数

时钟极性（CPOL）：定义时钟空闲状态的电平。CPOL=0表示时钟在空闲时为低电平；CPOL=1表示时钟在空闲时为高电平。

时钟相位（CPHA）：定义数据采样和数据变化的时刻。CPHA=0表示在时钟的第一个跳变沿（上升沿或下降沿，取决于CPOL）采样数据，CPHA=1表示在时钟的第二个跳变沿采样数据。

二、SPI通讯时序的四种模式

• 模式0（CPOL=0, CPHA=0）

  • ​时钟空闲时为低电平。

  • 数据在时钟的第一个跳变沿（上升沿）时被采样。

  • 数据在时钟的第二个跳变沿（下降沿）时准备好，以便在下一个上升沿采样。

• 模式1（CPOL=0, CPHA=1）

  • 时钟空闲时为低电平。

  • 数据在时钟的第二个跳变沿（下降沿）时被采样。

  • ​数据在时钟的第一个跳变沿（上升沿）时准备好，以便在下一个下降沿采样。

• 模式2（CPOL=1, CPHA=0）

  • ​时钟空闲时为高电平。

  • 数据在时钟的第一个跳变沿（下降沿）时被采样。

  • 数据在时钟的第二个跳变沿（上升沿）时准备好，以便在下一个下降沿采样。

• 模式3（CPOL=1, CPHA=1）

  • 时钟空闲时为高电平。

  • 数据在时钟的第二个跳变沿（上升沿）时被采样。

  • 数据在时钟的第一个跳变沿（下降沿）时准备好，以便在下一个上升沿采样。

三、SPI通信过程

从机选择：通过拉低特定的从机的SS线来激活这个从机。

数据传输：主设备通过MOSI线发送数据到从设备，同时从设备可以通过MISO线发送数据回主设备。数据的发送和接收是同步进行的。

时钟信号：由主设备生成，决定数据的采样和传输时机。

在设计和调试SPI通信系统时，选择正确的时钟极性和相位模式对于确保可靠的数据交换至关重要。通常，设备的数据手册会指定使用哪种SPI模式。