SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信总线，常用于在嵌入式系统中连接外围设备和主控制器。
1. 历史
SPI总线最早由Motorola（现为Freescale公司）在1980年代开发。它起初是用于连接8位微控制器与周边芯片，后来逐渐普及到其他嵌入式系统。目前，SPI已成为广泛使用的串行通信协议之一，得到了各种芯片制造商的支持。
2. 特点
- 简单：SPI总线相对简单，只需要少量的引脚即可实现通信。
- 同步通信：SPI采用同步通信方式，传输数据的时钟信号由主控制器提供，这使得数据传输更加可靠。
- 全双工：SPI支持全双工通信，主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
- 高速传输：SPI可以实现高速数据传输，速率取决于时钟频率和物理特性，一般可以达到几百MHz的速度。
- 支持多从设备：SPI总线允许多个从设备连接到同一个主控制器，每个从设备都有一个片选引脚，用于选择特定的从设备进行通信。
3. 时序
SPI总线中的时序是非常重要的，它由四个信号控制：时钟（SCK）、主输入从输出（MISO）、主输出从输入（MOSI）和片选（SS）信号。通信是在时钟的边沿进行的。
4. 协议
SPI总线协议中的数据传输是通过发送和接收数据来完成的。主控制器通过时钟信号控制数据的传输，每个时钟周期一个比特位。数据可以在上升沿或下降沿进行传输，具体取决于设置。SPI总线使用片选信号选择要与之通信的从设备。数据在主输出从输入线上（MOSI）由主设备发送到从设备，从设备返回的数据则通过主输入从输出线上（MISO）返回给主设备。
1、起始信号：NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号
2、结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号
3、数据传输：SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据，使用SCK信号线进行数据同步。
MOSI及MISO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。SPI每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制
5. 应用
SPI总线广泛用于各种嵌入式系统和外围设备的通信，例如：
- 存储器：Flash存储器、EEPROM等。
- 传感器：温度传感器、加速度传感器等。
- 显示器：液晶显示屏、OLED等。
- 无线模块：Wi-Fi模块、蓝牙模块等。
- 音频编解码器：音频芯片等。
总的来说，SPI总线由于其简单、高速、全双工和支持多从设备等特点，成为了许多嵌入式系统中常用的通信协议。