SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准，在很多器件中被广泛应用。
1. 接口
SPI接口经常被称为4线串行总线，SPI协议是主从模式：从机不主动发起访问，总是被动执行操作，数据传输过程由主机初始化。
如图1所示，其使用的4条信号线分别为：
1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出；
2) MOSI：主机输出从机输入数据线；
3) MISO：主机输入从机输出数据线；
4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。这就要求从机的MISO口具有三态特性，使得该口线在器件未被选通时表现为高阻抗。
2. 数据传输
在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
1) 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；
2) 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。
这是通过移位寄存器来实现的。如图2所示，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。
3. 时钟极性和时钟相位
在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性Clock polarity（CPOL或UCCKPL）和时钟相位Clock phase（CPHA或UCCKPH）。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。
主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。
举例来说，分别选取MSP430控制器和OLED驱动SH1101A为主从机，下图为它们的SPI时序。由图可知，SH1101A的SPI时钟空闲时为高电平（CPOL=1），并且在后时钟沿接收数据（CPHA=1），则MSP430控制器SPI的设置应与此保持一致。
下面两图读写时序图，从图中可知时钟极性为0，上升沿读取数据，与上图不同。
写操作时序图：
读操作时序图：
如图示为SPI读时序和写时序。按照读写时序输出字节（MOSI）就会从MSB 循环输出,同将输入字节（MISO）从LSB 循环移入，每次移动一位。
上升沿输入，下降沿输出。也就是说：MCU在时钟信号的上升沿时写(write),下降沿时读(read).
nRF24L01支持标准SPI四线接口。以nRF24L01芯片的PDF为例说明SPI的基本读写，具体代码如下：
单字节读时序：
/*
** 函数名 : SPI_Read_OneByte
** 返回值 : temp--SPI读取的一字节数据
** 参 数 : None
** 描 述 : 下降沿读数据，每次读取 1 bit
*/
uint8 SPI_Read_OneByte(void)
{uint8 i;uint8 temp = 0;for(i=0;i<8;i++){temp <<= 1; //读取MISO 8次输入的值，存入temp。之所以不放在“SCK = 0”语句之后的位置是因为：//读取最后1byte的最后一位(即LSB)之后，不能再左移了SCK = 1; if(MISO) //读取最高位，保存至最末尾，通过左移位完成读整个字节temp |= 0x01;elsetemp &= ~0x01;SCK = 0; //下降沿来了(SCK从1-->0)，MISO上的数据将发生改变，稳定后读取存入temp}return temp;
}
单字节写时序：
/*
** 函数名 : SPI_Write_OneByte
** 返回值 : None
** 参 数 : u8_writedata--SPI写入的一字节数据
** 描 述 : 上升沿写数据，每次写入 1 bit
*/
void SPI_Write_OneByte(uint8 u8_writedata)
{uint8 i;for(i=0;i<8;i++){if(u8_writedata & 0x80) //判断最高位，总是发送最高位MOSI_ON; //MOSI输出1，数据总线准备数据1elseMOSI_OFF; //MOSI输出0，数据总线准备数据0SCK = 1; //上升沿来了(SCK从0-->1)，数据总线上的数据写入到器件u8_writedata <<= 1; //左移抛弃已经输出的最高位SCK = 0; //拉低SCK信号，初始化为0}
}</pre><pre name="code" class="cpp">在此基础可以写出nRF24L01寄存器的读写函数。
nRF24L01寄存器写入函数：
/*
** 函数名: nRF24L01_WriteReg
** 返回值: None
** 参 数 : (1)uint8 addr--寄存器地址
** (2)uint8 value--写入值
** 说 明 : nRF24L01寄存器写函数
*/
void nRF24L01_WriteReg(uint8 addr, uint8 value)
{CSN_OFF(); //CS片选拉低 SPI_Write_OneByte(addr|WR); //SPI写地址命令SPI_Write_OneByte(value); //SPI写数据 CSN_ON(); //CS片选拉高
}
nRF24L01读寄存器函数：
/*
** 函数名: nRF24L01_ReadReg
** 返回值: value--读取寄存器值
** 参 数 : addr--寄存器地址
** 说 明 : nRF24L01寄存器读函数
*/
uint8 nRF24L01_ReadReg(uint8 addr)
{uint8 value;CSN_OFF(); //CS片选拉低SPI_Write_OneByte(addr|RR); //SPI写地址命令value = SPI_Read_OneByte(); //SPI读数据CSN_ON(); //CS片选拉高return value;
}</pre><pre name="code" class="cpp">注：可以整合读写程序如下：/*
** 函数名 : SPI_WriteAndRead_OneByte
** 返回值 : u8_readdata--SPI读取的一字节数据
** 参 数 : u8_writedata--SPI写入的一字节数据
** 描 述 : 上升沿写，下降沿读
*/
uint8 SPI_WriteAndRead_OneByte(uint8 u8_writedata)
{uint8 i;uint8 u8_readdata = 0x00;for(i=0;i<8;i++){u8_readdata <<= 1; //读取MISO 8次输入的值，存入u8_readdata。if(u8_writedata & 0x80) //判断最高位，总是写最高位（输出最高位）MOSI_ON; //MOSI输出1，数据总线准备数据1elseMOSI_OFF; //MOSI输出0，数据总线准备数据0u8_writedata <<= 1; //左移抛弃已经输出的最高位SCK = 1; //上升沿来了(SCK从0-->1)，数据总线上的数据写入器件if(MISO) //读取最高位，保存至最末尾，通过左移位完成读整个字节u8_readdata |= 0x01;elseu8_readdata &= ~0x01;SCK = 0; //下降沿来了(SCK从1-->0)，MISO上将产生新的数据，读取存入u8——readdata}return u8_readdata;
}4. 优缺点
优点：
1) 支持全双工操作；
2) 操作简单；
3) 数据传输速率较高。
1) 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；
2) 只支持单个主机。
参考：http://www.cnblogs.com/king-77024128/articles/2203207.html，http://jackyhau1024.blog.163.com/blog/static/1778200402015230115230854/文章中内容，在此感谢！
