一、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。

二、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。

三、SPI通信原理

SPI模块为了和外部设备进行数据交换，可以根据外设工作要求通过配置CPHA(时钟相位，Clock Phase 决定数据传输采样和移位方式)、CPOL(时钟极性，Clock Polarity 决定时钟空闲状态电平是高电平还是低电平)来控制设备通信。
这两种模式分别对用芯片上的两个引脚，每个引脚有高低电平两种模式，所以SPI协议总共组成了4种通信模式。
时钟极性CPOL用来配置SCLK时钟线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实在哪个边沿：
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，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

SPI0:
CPOL=0、CPHA=0,SCK为低电平时处于空闲态，数据采样是在第一个边沿，也就是SCK由低电平到高电平跳变时进行采样，所以在该模式下，数据采样是在上升沿，数据发送是在第二个边沿的下降沿状态。

SPI1:
CPOL=0、CPHA=1,SCK为低电平时处于空闲态，数据采样是在第二个边沿，SCK由高电平到低电平跳变时进行采样，所以在该模式下，数据采样是在下降沿，数据发送是在第一个边沿的上升沿状态。

SPI2:
CPOL=1、CPHA=0,SCK为高电平时处于空闲态，数据采样是在第一个边沿，也就是SCK由高电平到低电平跳变时进行采样，所以在该模式下，数据采样是在下降沿，数据发送是在第二个边沿的上升沿状态。

SPI3:
CPOL=1、CPHA=1,SCK为高电平时处于空闲态，数据采样是在第二个边沿，也就是SCK由低电平到高电平跳变时进行采样，所以在该模式下，数据采样是在下降沿，数据发送是在第一个边沿的上升沿状态。

在CPOL=0时

也就是在空闲状态时时钟电平一直处于低电平状态，当他变为有效态时首先拉高电平，然后在整个有效期内进行高低电平的不断交换。
在CPHA=0时，在第一个上升沿进行数据采集，在第二个状态沿也就是下降沿进行数据发送
在CPHA=1时，在第一个上升沿进行数据发送，在第二个状态沿也就是下降沿时进行数据收集；

在CPOL=1时

在空闲状态时时钟电平一直处于高电平状态，当他变为有效态时首先拉低电平，然后在整个有效期内进行高低电平的不断交换。
在CPHA=0时，在第一个下降沿沿进行数据采集，在第二个状态沿也就是上升沿进行数据发送
在CPHA=1时，在第一个下降沿进行数据发送，在第二个状态沿也就是上升沿沿时进行数据收集；

SPI的优缺点

1.在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。但多个从设备系统中，每个从设备需要独立的片选信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
2.SPI没有指定的流控制，没有应答机制确认是否收到数据