1.SPI总线协议简介

?????????SPI是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的SPI也仅仅使用4个引脚，常用于单片机和 EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。
SPI通信原理比I2C要简单，它主要是主从方式通信。这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的SPI是4根线，分别是SSEL(片选，也写作 SCS)、SCLK(时钟，也写作SCK)、MOSI(主机输出从机输入Master Output/Slave Input)和MISO(主机输入从机输出Master Input/Slave Output)。
????????在某些情况下，我们也可以用3根线的SPI或者2根线的SPI进行通信。
????????3根线的SPI：主机只给从机发送命令，从机不需要回复数据的时候，那么MISO就可以不要；而在主机只读取从机的数据，不需要给从机发送指令的时候，那MOSI就可以不要。即：单向通信，省掉一根数据线。
????????2根线的SPI：当一个主机一个从机的时候，从机的片选有时可以固定为有效电平而一直处于使能状态，那么SSEL就可以不要；此时如果再加上主机只给从机发送数据，那么SSEL和MISO都可以不要；如果主机只读取从机送来的数据，SSEL和MOSI都可以不要。即：只有主从两个设备单向通信，省掉一根片选和一根数据线。

2.SPI的四种工作模式

先理解两个概念
CPOL
CPOL即Clock Polarity，就是时钟的极性。
通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻，如果SCLK在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平，那么就是CPOL=1；如果空闲状态SCLK是低电平，那么就是 CPOL=0。

CPHA
CPHA即Clock Phase，就是时钟的相位。
主机和从机要交换数据，牵涉到一个问题：主机在什么时刻输出数据到MOSI上而从机在什么时刻采样这个数据？

CPHA=1，就表示数据的输出是在一个时钟周期的第一个沿上，至于这个沿是上升沿还是下降沿，这要视CPOL的值而定，CPOL=1 那就是下降沿，反之就是上升沿。那么数据的采样自然就是在第二个沿上了。

CPHA=0，就表示数据的采样是在一个时钟周期的第一个沿上，同样它是什么沿由 CPOL 决定。那么数据的输出自然就在第二个沿上了。仔细想一下，这里会有一个问题：就是当一帧数据开始传输第一个bit 时，在第一个时钟沿上就采样该数据了，那么它是在什么时候输出来的呢？有两种情况：一是 SSEL使能的边沿，二是上一帧数据的最后一个时钟沿，有时两种情况还会同时生效。

?四种工作模式
以CPOL=1，CPHA=1为例，把时序图画出来给大家看一下，如图1所示。

图1 SPI通信时序图(一)
????????大家看图1，当数据未发送时以及发送完毕后，SCK都是高电平，因此CPOL=1。可以看出，在SCK第一个沿的时候，MOSI和MISO会发生变化。同时SCK第二个沿的时候，数据是稳定的，此刻采样数据是合适的，也就是上升沿即一个时钟周期的后沿锁存读取数据，即CPHA=1。注意最后最隐蔽的SSEL片选，这个引脚通常用来决定是哪个从机和主机进行通信。
剩余的三种模式，也把图画出来了。简化起见把MOSI和MISO合在一起了，大家仔细对照看看研究一下，把所有的理论过程都弄清楚，有利于你对SPI通信的深刻理解，如图2所示。

?在时序上，SPI是不是比I2C要简单的多？
没有了起始、停止和应答，UART和SPI在通信的时候，只负责通信，不管是否通信成功；而I2C却要通过应答信息来获取通信成功失败的信息。相对来说，UART和SPI的时序都要比I2C简单一些。常见通过MCU单片机使用SPI的程序员，可以使用提供的函数库直接对四种模式加以设置。

关于SPI四种模式的理解，还可以通过这位博主的软件模拟加深理解。软件模拟SPI接口程序代码（4种模式）_内陆的咸水鱼的博客-CSDN博客_模拟spi