SPI 协议（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）

一、SPI 概述

SPI 是一种 全双工、同步、主从式 的串行通信协议。常用于 MCU ↔ 外设 的高速数据传输，例如：

MCU 与 Flash (W25Qxx)
MCU 与 LCD/OLED
MCU 与 AD/DA 芯片
MCU 与无线模块

它的主要特点：

接口简单，只有 4 根基本线
速度高（MHz 级别，远快于 I²C）
不支持多主机（一般只有一个主机 MCU，多个从机）

二、SPI 硬件连接

基本的 4 根线：

SCLK（Serial Clock）串行时钟 → 主机输出给从机
MOSI（Master Out Slave In）主输出，从输入
MISO（Master In Slave Out）主输入，从输出
CS/SS（Chip Select / Slave Select）片选信号，低电平有效

当有多个从机时：

SCLK、MOSI、MISO 共用
每个从机有独立的 CS

三、SPI 工作原理

SPI 传输过程中，主机产生 时钟信号 SCLK。

在时钟的边沿，数据在 MOSI / MISO 上传输。
每个时钟传输 1 bit 数据，全双工：
- 主机通过 MOSI 发数据给从机
- 从机通过 MISO 发数据给主机
- 一边发送，一边接收（像两条流水线）

一个字节传输过程：

主机发送 8 bit → 同时接收 8 bit
从机也发送 8 bit → 同时接收 8 bit

四、SPI 的时序模式

SPI 有 四种模式，由 时钟极性 (CPOL) 和 时钟相位 (CPHA) 决定：

模式	CPOL	CPHA	空闲时钟	采样时机
0	0	0	低电平	上升沿采样
1	0	1	低电平	下降沿采样
2	1	0	高电平	下降沿采样
3	1	1	高电平	上升沿采样

CPOL = 0 → SCLK 空闲为低
CPOL = 1 → SCLK 空闲为高
CPHA = 0 → 第一个边沿采样
CPHA = 1 → 第二个边沿采样

常见外设通常用 模式 0 或 3。

五、SPI 特点

速度高：通常可到几 MHz ~ 数十 MHz
硬件简单：比 I²C 少复杂性，不需要地址，只用片选
全双工：比 I²C、UART 快
缺点：
- 线多（4 根，比 I²C 的 2 根多）
- 不支持多主机
- 没有应答机制（不像 I²C 的 ACK/NACK），只能依靠协议层

六、举例（W25Q128 SPI Flash）

比如 MCU 要读 Flash：

CS 拉低（选中芯片）
MOSI 发送指令（如 0x03 = Read Data）
MOSI 发送地址（24 位）
MISO 输出数据流（每个 SCLK 一个 bit）
读完数据后，CS 拉高（释放芯片）

👉 总结一句： SPI 就是主机时钟驱动下，主机和从机通过 MOSI/MISO 同时收发数据的高速总线协议