SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，它是一種同步串行通信接口，用于微控制器和外圍設備（如傳感器、SD卡、其他微控制器等）之間的通信。SPI接口通常用于短距離通信，因為它不支持長距離傳輸。SPI接口的特點包括：

• 全雙工通信：SPI允許數據同時在兩個方向上傳輸，即主機可以發送數據到從機，同時從機也可以發送數據到主機。
• 高速數據傳輸：SPI接口可以支持很高的數據傳輸速率，這使得它適合于需要快速數據交換的應用。
• 簡單的硬件連接：SPI接口通常只需要四根線：時鐘線（SCK或CLK）、主出從入線（MOSI）、主入從出線（MISO）和從機選擇線（SS或CS）。
• 可擴展性：一個SPI主機可以連接多個從機，通過從機選擇線來選擇與哪個從機通信。
• 同步通信：SPI使用時鐘信號來同步數據傳輸，這意味著數據的發送和接收都是按照時鐘信號的節拍進行的。

SPI接口在嵌入式系統中非常常見，尤其是在需要與各種外設進行通信的場合。由于其簡單性和高效性，SPI被廣泛應用于各種電子設備中。

一、SPI通信的基本參數

時鐘極性（CPOL）：定義時鐘空閑狀態的電平。CPOL=0表示時鐘在空閑時為低電平；CPOL=1表示時鐘在空閑時為高電平。

時鐘相位（CPHA）：定義數據采樣和數據變化的時刻。CPHA=0表示在時鐘的第一個跳變沿（上升沿或下降沿，取決于CPOL）采樣數據，CPHA=1表示在時鐘的第二個跳變沿采樣數據。

二、SPI通訊時序的四種模式

模式0（CPOL=0, CPHA=0）

時鐘空閑時為低電平。

數據在時鐘的第一個跳變沿（上升沿）時被采樣。

數據在時鐘的第二個跳變沿（下降沿）時準備好，以便在下一個上升沿采樣。

模式1（CPOL=0, CPHA=1）

時鐘空閑時為低電平。

數據在時鐘的第二個跳變沿（下降沿）時被采樣。

數據在時鐘的第一個跳變沿（上升沿）時準備好，以便在下一個下降沿采樣。

模式2（CPOL=1, CPHA=0）

時鐘空閑時為高電平。

數據在時鐘的第一個跳變沿（下降沿）時被采樣。

數據在時鐘的第二個跳變沿（上升沿）時準備好，以便在下一個下降沿采樣。

模式3（CPOL=1, CPHA=1）

時鐘空閑時為高電平。

數據在時鐘的第二個跳變沿（上升沿）時被采樣。

數據在時鐘的第一個跳變沿（下降沿）時準備好，以便在下一個上升沿采樣。

三、SPI通信過程

從機選擇：通過拉低特定的從機的SS線來激活這個從機。

數據傳輸：主設備通過MOSI線發送數據到從設備，同時從設備可以通過MISO線發送數據回主設備。數據的發送和接收是同步進行的。

時鐘信號：由主設備生成，決定數據的采樣和傳輸時機。

在設計和調試SPI通信系統時，選擇正確的時鐘極性和相位模式對于確保可靠的數據交換至關重要。通常，設備的數據手冊會指定使用哪種SPI模式。