SPI的原理与结构
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）是由Motorola公司开发，用来在微操控器和外围设备芯片之间供给一个低成本、易运用的接口（SPI有时分也被称为4线接口）。这种接口可以用来衔接存储器（存储数据）、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟日历、LCD驱动器、传感器、音频芯片，乃至其他处理器。支撑SPI的元件许多，而且还一直在添加。
与规范的串行接口不同，SPI是一个同步协议接口，一切的传输都参照一个一起的时钟，这个同步时钟信号由主机（处理器）发生，接纳数据的外设（从设备）运用时钟来对串行比特流的接纳进行同步化。或许会有许多芯片连到主机的同一个SPI接口上，这时主机经过触发从设备的片选输入引脚来挑选接纳数据的从设备，没有被选中的外设将不会参加SPI传输。
SPI首要运用4个信号：主机输出/从机输入（MOSI）、主机输入/主机输出（MISO）、串行SCLK或SCK和外设芯片（CS）。有些处理器有SPI接口专用的芯片挑选，称为从机挑选（SS）。
MOSI信号由主机发生，从机接纳。在有些芯片上，MOSI只被简略的标为串行输入（SI），或许串行数据输入（SDI）。MISO信号由从机发生，不过仍是在主机的操控下发生的。在一些芯片上，MISO有时被称为串行输出（SO）或串行数据输出（SDO）。外设片选信号一般仅仅由主机的备用I/O引脚发生的。下左图是微处理器经过SPI和外设进行衔接的示意图。
主机和外设都包括一个串行移位寄存器，主机经过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来建议一次传输。寄存器是经过MOSI信号线将字节传送给外设，外设也将自己移位寄存器中的内容经过MISO信号线回来给主机，如上右图所示。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换了。外设的写操作和读操作是同步完结的，因而SPI成为一个很有用的协议。
假如仅仅进行写操作，主机只需疏忽收到的字节；反过来，假如主机要读取外设的一个字节，就有必要发送一个空字节来引发从机的传输。
当主机发送一个接连的数据流时，有些外设可以进行多字节传输。许多具有SPI接口的存储器芯片都以这种方法作业。在这种传输方法下，SPI外设的芯片挑选端有必要在整个传输过程中坚持低电平。比方，存储器芯片会期望在一个“写”指令之后紧接着收到的是4个地址字节（开始地址），这样后边接纳到的数据就可以存储到该地址。一次传输或许会触及千字节的移位或更多的信息。
其他外设只需要一个单字节（比方一个发给A/D转换器的指令），有些乃至还支撑菊花链衔接，如下图所示。
在这个比方中，主机处理器从其SPI接口发送3个字节的数据。第1个字节发送给外设A，当第2个字节发送给外设A的时分，第1个字节已移出了A，而传送给了B。相同，主机想要从外设A读取一个成果，它有必要再发送一个3字节（空字节）的序列，这样就可以把A中的数据移到B中，然后再移到C中，最终送回主机。在这个过程中，主机还顺次从B和C接纳到字节。
留意，菊花链衔接不一定适用于一切的SPI设备，特别是要求多字节传输的（比方存储器芯片）设备。别的，要对外设芯片的数据表进行仔细分析，确认能对它做什么而不能做什么。假如芯片的数据表中没有清晰说到菊花链衔接，那么该芯片不支撑这种衔接的几率为50%。
依据时钟极性和时钟相位的不同，SPI有4个作业形式。时钟极性有高、低南北极：时钟极性为低电平时，闲暇时时钟（SCK）处于低电平，传输时跳转到高电平；时钟极性为高电平时，闲暇时时钟处于高电平，传输时跳转到低电平。
时钟相位有两个：时钟相位0和时钟相位1。关于时钟相位0，假如时钟极性是低电平，MOSI和MISO输出在（SCK）的上升沿有用。假如时钟电平极性为高，关于时钟相位0，这些输出在SCK的下降沿有用。MISO输出的第X位是一个未定义的附加位，是SPI接口特有的状况。用户不用忧虑这个位，由于SPI接口将疏忽该位。
