SPI（Serial Peripheral interface）串行外圍設備接口。是微控制器和外圍IC（如傳感器、 ADC、 DAC、移位寄存器、 SRAM等）之間使用最廣泛的接口之一。SPI是一種同步、全雙工、串行接口。來自主機或從機的數據在時鐘上升沿或下降沿同步。常見的4線接口如如所示：

SCK: 時鐘

MOSI: 主機輸出、從機輸入。MOSI將數據從主機發送到從機， MISO將數據從從機發送到主機。

MISO: 主機輸入、從機輸出。MOSI將數據從主機發送到從機， MISO將數據從從機發送到主機。

SS: 片選。來自主機的片選信號用于選擇從機。這通常是一個低電平有效信號，拉高時從機與SPI總線斷開連接。當使用多個從機時，主機需要為每個從機提供單獨的片選信號。

產生時鐘信號的器件稱為主機。主機和從機之間傳輸的數據與主機產生的時鐘同步。同昨文章介紹的IIC接口相比， SPI器件支持更高的時鐘頻率（一般常見的達到了Mbps,要遠遠快于IIC）。

SPI拓撲圖：

圖a是常見的一個從機的硬件拓撲圖，圖b是當有多個從機時使用的菊花鏈拓撲圖。由圖可以看出CLK,MOSI,MISO都可以公用,CS信號需要接到不同的從機來區分不同的元器件。（這和IIC通過地址來區分不同）。

SPI數據傳輸：

SPI通信主機必須發送時鐘信號，并通過使能CS信號選擇從機。片選通常是低電平有效信號。因此，主機必須在該信號上發送邏輯0以選擇從機。 SPI是全雙工接口，主機和從機可以分別通過MOSI和MISO線路同時發送數據。在SPI通信期間，數據的發送（串行移出到MOSI/SDO總線上）和接收（采樣或讀入總線(MISO/SDI)上的數據）同時進行。串行時鐘沿同步數據的移位和采樣。SPI接口允許用戶靈活選擇時鐘的上升沿或下降沿來采樣和/或移位數據。下圖是SPI數據的交換：

SPI的時鐘極性和相位：

在SPI中，主機可以選擇時鐘極性和時鐘相位。在空閑狀態期間， CPOL位設置時鐘信號的極性。空閑狀態是指傳輸開始時CS為高電平且在向低電平轉變的期間，以及傳輸結束時CS為低電平且在向高電平轉變的期間。 CPHA位選擇時鐘相位：。根據CPHA位的狀態，使用時鐘上升沿或下降沿來采樣和/或移位數據。主機必須根據從機的要求選擇時鐘極性和時鐘相位。根據CPOL和CPHA位的選擇，有四種SPI模式可用。