SPI是串行外設接口總線，摩托羅拉公司開發的一種全雙工，同步通信總線，有四線制和三線制。
在單片機系統應用中，單片機常常是被用來當做主機（MASTER），外圍器件被當做從機（SLAVE）。
所以，在以下的介紹中，都是默認單片機是主機模式進行說明的。
SPI總線相對於IIC總線，無總裁機制，無應答機制。
SPI常用的四線制分別是，MISO（主入從出）、MOSI（主出從入）、SCK（同步時鍾線）、CS（片選線，也有是NSS）。
主從機之間典型的接線方式如下所示：
按照時鍾線的時鍾極性（CPOL）和相位（CPHA），將SPI總線區分成4種工作方式。
具體區分如下：
當時鍾極性（CPOL==0）時：表示時鍾線空閑狀態為低電平；
當時鍾極性（CPOL==1）時：表示時鍾線空閑狀態為高電平；
當時鍾相位（CPHA==0）時：表示數據在時鍾的第一個邊沿輸出；
當時鍾相位（CPHA==1）時：表示數據在時鍾的第二個邊沿輸出；
如上所示，CPOL和CPHA兩兩組合，可表示4種工作方式，假設配置CPOL=0，CPHA=0，表示數據線在空閑時處於低電平，主機數據在時鍾的第一個邊沿（也就是上升沿被輸出），在第二個邊沿（也就是下降沿被讀入）。
需要注意的是，主機的配置必須根據從機設計，例如，從機是上升沿輸出，下降沿輸入。那么，主機在配置的過程當中，必須采用上升沿輸出，下降沿輸入，即SPI0工作方式。
采用I/O端口模擬SPI協議時序，可以很好地加深對於SPI總線的理解。
SPI寫時序模擬：
1 void SPI_write(unsigned char dat) 2 { 3 unsigned char temp; 4 for(temp=0x80;temp!=0;temp>>=1) 5 { 6 SCK=0; 7 if(temp&dat==0) 8 { 9 MOSI=0; 10 } 11 else
12 { 13 MOSI=1; 14 } 15 SPI_delay(); //讓MOSI穩定
16 SCK=1; 17 } 18 }
SPI讀時序模擬：
1 unsigned char SPI_read(void) 2 { 3 unsigned char temp; 4 unsigned char dat; 5 for(temp=0x80;temp!=0;temp>>=1) 6 { 7 SCK=1; 8 SPI_delay(); //讓SCK穩定
9 SCK=0; 10 if(MISO==1) 11 { 12 dat|=temp; 13 } 14 else
15 { 16 dat&=~temp; 17 } 18 } 19 return dat; 20 }