SPI，是英語Serial Peripheral Interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，並且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出於這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議。
SPI是一個環形總線結構，由ss(cs)、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。
上升沿到來的時候，sdo上的電平將被發送到從設備的寄存器中。
下降沿到來的時候，sdi上的電平將被接收到主設備的寄存器中。
假設主機和從機初始化就緒：並且主機的sbuff=0xaa (10101010)，從機的sbuff=0x55 (01010101)，下面將分步對spi的8個時鍾周期的數據情況演示一遍(假設上升沿發送數據)。
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脈沖 主機sbuff 從機sbuff sdi sdo
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0 00-0 10101010 01010101 0 0
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1 0--1 0101010x 10101011 0 1
1 1--0 01010100 10101011 0 1
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2 0--1 1010100x 01010110 1 0
2 1--0 10101001 01010110 1 0
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3 0--1 0101001x 10101101 0 1
3 1--0 01010010 10101101 0 1
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4 0--1 1010010x 01011010 1 0
4 1--0 10100101 01011010 1 0
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5 0--1 0100101x 10110101 0 1
5 1--0 01001010 10110101 0 1
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6 0--1 1001010x 01101010 1 0
6 1--0 10010101 01101010 1 0
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7 0--1 0010101x 11010101 0 1
7 1--0 00101010 11010101 0 1
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8 0--1 0101010x 10101010 1 0
8 1--0 01010101 10101010 1 0
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這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、 sdo相對於主機而言的。根據以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節，因為，首先主機要發送命令過去，然后從機根據主機的名准備數據，主機在下一個8位時鍾周期才把數據讀回來。
SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鍾線SCK，一條數據輸入線MOSI，一條數據輸出線MISO;用於 CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。
SPI總線有四種工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式。
SPI模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鍾極性和相位可以進行配置，時鍾極性(CPOL)對傳輸協議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鍾的空閑狀態為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鍾的空閑狀態為高電平。時鍾相位(CPHA)能夠配置用於選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。如果 CPHA=0，在串行同步時鍾的第一個跳變沿(上升或下降)數據被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鍾的第二個跳變沿(上升或下降)數據被采樣。 SPI主模塊和與之通信的外設音時鍾相位和極性應該一致。
SPI時序圖詳解-SPI接口在模式0下輸出第一位數據的時刻
SPI接口在模式0下輸出第一位數據的時刻
SPI接口有四種不同的數據傳輸時序，取決於CPOL和CPHL這兩位的組合。圖1中表現了這四種時序，
時序與CPOL、CPHL的關系也可以從圖中看出。
CPOL是用來決定SCK時鍾信號空閑時的電平，CPOL＝0，空閑電平為低電平，CPOL＝1時，
空閑電平為高電平。CPHA是用來決定采樣時刻的，CPHA=0，在每個周期的第一個時鍾沿采樣，
CPHA＝1，在每個周期的第二個時鍾沿采樣。
只關注模式0的時序。
我們來關注SCK的第一個時鍾周期，在時鍾的前沿采樣數據（上升沿，第一個時鍾沿），
在時鍾的后沿輸出數據（下降沿，第二個時鍾沿）。首先來看主器件，主器件的輸出口（MOSI）輸出的數據bit1，
在時鍾的前沿被從器件采樣，那主器件是在何時刻輸出bit1的呢？bit1的輸出時刻實際上在SCK信號有效以前，
比 SCK的上升沿還要早半個時鍾周期。bit1的輸出時刻與SSEL信號沒有關系。再來看從器件，
主器件的輸入口MISO同樣是在時鍾的前沿采樣從器件輸出的bit1的，那從器件又是在何時刻輸出bit1的呢。
從器件是在SSEL信號有效后，立即輸出bit1，盡管此時SCK信號還沒有起效。關於上面的主器件
和從器件輸出bit1位的時刻，可以從圖3、4中得到驗證。
注意圖3中，CS信號有效后（低電平有效，注意CS下降沿后發生的情況），故意用延時程序
延時了一段時間，之后再向數據寄存器寫入了要發送的數據，來觀察主器件輸出bit1的情況（MOSI）。
可以看出，bit1（值為1）是在SCK信號有效之前的半個時鍾周期的時刻開始輸出的（與CS信號無關），
到了SCK的第一個時鍾周期的上升沿正好被從器件采樣。
圖4中，注意看CS和MISO信號。我們可以看出，CS信號有效后，從器件立刻輸出了bit1（值為1）。
通常我們進行的spi操作都是16位的。圖5記錄了第一個字節和第二個字節間的相互銜接的過程。
第一個字節的最后一位在SCK的上升沿被采樣，隨后的SCK下降沿，從器件就輸出了第二個字節的第一位。
SPI總線協議介紹（接口定義,傳輸時序）
一、技術性能
SPI接口是Motorola 首先提出的全雙工三線同步串行外圍接口，采用主從模式（Master Slave）架構；支持多slave模式應用，一般僅支持單Master。
時鍾由Master控制，在時鍾移位脈沖下，數據按位傳輸，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI接口有2根單向數據線，為全雙工通信，目前應用中的數據速率可達幾Mbps的水平。
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二、接口定義
SPI接口共有4根信號線，分別是：設備選擇線、時鍾線、串行輸出數據線、串行輸入數據線。
（2）MISO：主器件數據輸入，從器件數據輸出
（3）SCLK ：時鍾信號，由主器件產生
（4）/SS：從器件使能信號，由主器件控制
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三、內部結構
