與IIC類似，SPI也是采用主從方式工作，主機通常為FPGA、MCU或DSP等可編程控制器，從機通常為EPROM、Flash，AD/DA，音視頻處理芯片等設備。
一般由SCLK、CS、MOSI，MISO四根線組成，有的地方可能是：SCK、SS、SDI、SDO等名稱，都是一樣的含義。
當有多個從機存在時，通過CS來選擇要控制的從機設備。和標准SPI類似的協議，還有TI的SSP協議，區別主要在片選信號的時序上。
4線還是3線？
當我們談到SPI時，默認情況下都是指標准的4線制Motorola SPI協議，即SCLK，MOSI，MISO和CS共4根數據線，標准4線制的好處是可以實現數據的全雙工傳輸。當只有一個主機和一個從機設備時，只需要一個CS，多個從機需要多個CS，各數據線的介紹：
SCLK，時鍾信號，時鍾頻率即SPI速率，和SPI模式有關
MOSI，主機輸出，從機輸入，主機數據
MISO，主機輸入，從機輸出
CS，從機設備選擇，低電平有效。
3線制SPI，根據不同的應用場景，主要有以下2種類型：
只有3根線：SCLK，MOSI和CS，沒有MISO數據線，適用於單工通訊，主機只發送或只接收從機的數據。
只有3根線：SCLK，SDIO和CS，這里的SDIO作為雙向端口，適用於半雙工通訊，比如ADI的多款ADC芯片都支持雙向傳輸。在使用FPGA操作雙向端口時，作為輸入時要設置為高阻態z。
4種工作模式
既然是進行數據傳輸，雙方就要明確從機在什么時刻去采樣主機發出的數據，主機在什么時刻去讀取從機發來的數據。對於STM32等MCU自帶的硬件SPI外設來說，可能沒有那么重要，只需要配置一下模式就行了，但是對於使用使用GPIO模擬或者FPGA來實現SPI的時序，這一點是非常非常重要的，這就涉及到SPI標准協議的工作模式了，通過CPOL（Clock Polarity）時鍾極性和CPHA（Clock Phase）時鍾相位的不同組合，可以分為4種模式。
一般從機器件的工作模式是固定的，主機需要采用一樣的工作模式，雙方才能正常“交流”。
這四種模式中，應用最廣泛的是模式0和3，大多數SPI器件都同時支持這兩種工作模式，其實這些都不重要，具體采用什么模式，看你的器件手冊就知道了。
根據后面的時序圖，可以得知SPI mode 0的讀寫時序，圖中可以看出SCK空閑狀態為低電平，主機數據在每個上升沿被從機采樣，數據輸出同理。
對於SPI mode3，SCK空閑狀態為高電平，主機數據在每個上升沿被從機采樣，數據輸出同理。
模式1和模式2同理，模式1即CPOL=0，CPHA=1，SCK空閑為0，在SCK第二個邊沿時數據有效，即SCK下降沿有效。
模式2即CPOL=1，CPHA=0，SCK空閑為1，在SCK第一個邊沿時數據有效，即SCK下降沿有效。
SPI協議的基本時序
CS為低電平時，表示對應的從機設備被使能，在每個SCLK周期可以傳輸1Bit數據，采樣時刻取決於器件支持的SPI mode，根據不同SPI器件的控制方法，在進行正式的數據讀寫操作前，一般需要先寫入控制字，然后是寄存器地址和數據。下圖是FM25V05鐵電存儲器采用SPI模式0的寫時序：
讀時序：
SPI和IIC的對比
SPI是全雙工，而IIC是半雙工。
IIC支持多主機多從機模式，而SPI只能有一個主機。
從GPIO占用上來看，IIC占用更少的GPIO，更節省資源。
SPI的數據位寬更靈活，可以根據需要選擇多位數據寬度。
SPI協議沒有響應機制，主機無法得知從機是否接收到所發的數據，如果不采取一些方法的話可能會導致數據丟幀。
正是因為沒有復雜的響應機制，SPI協議可以做到非常高的速率(上百兆)，每一個SCK都可以進行數據的傳輸，通過引入CRC校驗等校驗方法，可以即高速傳輸數據，又能保持數據的准確度。
IIC通過器件地址來選擇從機，從機數量的增加不會導致GPIO的增加，而SPI通過CS選擇從機，每增加一個從機就要多占用一個GPIO，當然也可以通過加入譯碼器來實現多從機控制。
兩者大多都應用於板內器件短距離通訊。
來自：https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/113919003?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164604098416781683943881%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=164604098416781683943881&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-3-113919003.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=spi%E5%8D%8F%E8%AE%AE&spm=1018.2226.3001.4187