SPI是“Serial Peripheral Interface”的缩写，即“串行外设接口”，是摩托罗拉公司推出的一种串行接口通信协议。

接线的示意图：

SPI总线的原理可以借鉴I2C，两者不同之处有以下几点：

（1）I2C只有两根信号线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL；SPI有四根信号线：MISO、MOSI、SCK和NSS。

• MOSI：Master Output Slave Input，主设备输出/从设备输入。数据从主机输出到从机，主机发送数据。
• MISO：Master Iutput Slave Output，主设备输入/从设备输出。数据由从机输出到主机，主机接收数据。
• SCK：时钟信号线，用于通讯同步。
• NSS：片选信号线，用于选择通讯的从设备，也可用CS（低电平有效）表示。每个从设备都有一条独立的NSS信号线，主机通过将某个设备的NSS线置低电平来选择与之通讯的从设备。所以SPI通讯以NSS线电平置低为起始信号，以NSS线电平被拉高为停止信号。

（2）I2C通信是半双工的，SPI通信是全双工的。即I2C不能收发数据同时进行，而SPI可以。

（3）I2C依靠地址来选取从设备，且每次收发都有应答信号；SPI依靠片选信号来选取从设备，没有应答信号，随便收发。

工作过程：

以从机的片选线NSS被拉低开始，每个时钟周期进行一次数据触发和采样，最后当NSS被拉高后，通信结束。

上图展示的工作模式是SCK上升沿触发，下降沿采样。SPI实际有四种工作方式，取决于“时钟极性CPOL”和“时钟相位CPHA”的状态，如下。

SPI四种工作模式的主要区别是总线空闲时SCK的状态及数据采样时刻。

如果CPOL被清0，则SCK在空闲状态保持低电平，反之被置1则保持高电平；如果CPHA位被清0，则在SCK每个时钟周期的第1个边沿（奇数边沿）进行数据位采样，反之被置1则在SCK每个时钟周期的第2个边沿（偶数边沿）采样。

下表展示了SPI四种工作模式的状态：

数据传输时从最高位开始，一位一位传输。

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参考文章：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27376153

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27462822

https://zhuanlan.zhihu.com/p/33356830