AVR 單片機的串行外設接口 SPI 允許 ATMEGA16（L）和外設或其他 AVR 器件進行高速的同步數據傳輸。 14.1 ATMEGA16（L）的SPI特點 1. 全雙工，3 線同步數據傳輸 2. 主機或從機操作 3. LSB 首先發送或 MSB 首先發送 4. 7 種可編程的比特率 5. 傳輸結束中斷標志 6. 寫碰撞標志檢測 7. 可以從閑置模式喚醒 8. 作為主機時具有倍速模式（CK/2） 14.2 主機和從機之間的 SPI 連接及原理 SPI 的方框圖見圖 14-1。主機和從機之間的 SPI 連接如圖 14-2 所示。系統包括兩個移位寄存器和一個主機時鐘發生器。通過將需要的從機的 SS 引腳拉低，主機啟動一次通信過程。主機和從機將需要發送的數據放入相應的移位寄存器。主機在 SCK 引腳上產生時鐘脈沖以交換數據。主機的數據從主機的 MOSI 移出，從從機的 MOSI 移入；從機的數據從從機的 MISO 移出，從主機的 MISO 移入。主機通過將從機的 SS 拉高實現與從機的同步。主機和從機的兩個移位寄存器可以被認為是一個分開的 16 位環形移位寄存器，當數據從主機移向從機時，同時從機的數據也從相反的方向移向主機。這意味著在一個移位周期內，主機和從機的數據進行了交換。配置為 SPI 主機時，SPI 接口不自動控制 SS 引腳，必須由用戶軟件來處理。對 SPI 數據寄存器寫入數據即啟動 SPI 時鐘，將 8 比特的數據移入從機。傳輸結束后 SPI 時鐘停止，傳輸結束標志 SPIF 置位。如果此時 SPCR 寄存器的 SPI 中斷使能位 SPIE 置位，中斷就會發生。主機可以繼續往 SPDR 寫入數據以移位到從機中去，或者是將從機的 SS 拉高以說明數據包發送完成。最后進來的數據將一直保存于緩沖寄存器里。配置為從機時，只要 SS 為高，SPI 接口將一直保持睡眠狀態，并保持 MISO 為三態。這個狀態下軟件可以更新 SPI 數據寄存器 SPDR 的內容。即使此時 SCK 引腳有輸入時鐘， SPDR 的數據也不會移出，直至 SS 被拉低。一個字節完全移出之后，傳輸結束標志 SPIF 置位。如果此時 SPCR 寄存器的 SPI 中斷使能位 SPIE 置位，就會產生中斷請求。在讀取移入的數據之前從機可以繼續往 SPDR 寫入數據。最后進來的數據將一直保存于緩沖寄存器里。