SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口）是Motorola公司提出的一種同步串行數據傳輸標準，在很多器件中被廣泛應用。

1. 接口

SPI接口經常被稱為4線串行總線，以主/從方式工作，數據傳輸過程由主機初始化。如圖1所示，其使用的4條信號線分別為：

1） SCLK：串行時鐘，用來同步數據傳輸，由主機輸出；

2） MOSI：主機輸出從機輸入數據線；

3） MISO：主機輸入從機輸出數據線；

4） SS：片選線，低電平有效，由主機輸出。

在SPI總線上，某一時刻可以出現多個從機，但只能存在一個主機，主機通過片選線來確定要通信的從機。這就要求從機的MISO口具有三態特性，使得該口線在器件未被選通時表現為高阻抗。

2. 數據傳輸

在一個SPI時鐘周期內，會完成如下操作：

1） 主機通過MOSI線發送1位數據，從機通過該線讀取這1位數據；

2） 從機通過MISO線發送1位數據，主機通過該線讀取這1位數據。

這是通過移位寄存器來實現的。如圖2所示，主機和從機各有一個移位寄存器，且二者連接成環。隨著時鐘脈沖，數據按照從高位到低位的方式依次移出主機寄存器和從機寄存器，并且依次移入從機寄存器和主機寄存器。當寄存器中的內容全部移出時，相當于完成了兩個寄存器內容的交換。

3. 時鐘極性和時鐘相位

在SPI操作中，最重要的兩項設置就是時鐘極性（CPOL或UCCKPL）和時鐘相位（CPHA或UCCKPH）。時鐘極性設置時鐘空閑時的電平，時鐘相位設置讀取數據和發送數據的時鐘沿。

主機和從機的發送數據是同時完成的，兩者的接收數據也是同時完成的。所以為了保證主從機正確通信，應使得它們的SPI具有相同的時鐘極性和時鐘相位。

舉例來說，分別選取MSP430控制器和OLED驅動SH1101A為主從機，圖3和圖4為它們的SPI時序。由圖4可知，SH1101A的SPI時鐘空閑時為高電平，并且在后時鐘沿接收數據，則MSP430控制器SPI的設置應與此保持一致。從圖3中可以看出，要使得時鐘在空閑時為高電平，應將UCCKPL置1；要使得在后時鐘沿接收數據，應將UCCKPH清零。

4. 優缺點

SPI接口具有如下優點：

1） 支持全雙工操作；

2） 操作簡單；

3） 數據傳輸速率較高。

同時，它也具有如下缺點：

1） 需要占用主機較多的口線（每個從機都需要一根片選線）；

2） 只支持單個主機。
來源；電子工程網