SPI总线的工作原理

SPI，I2C和UART比USB，以太网，蓝牙和WiFi等协议慢得多，但它们更简单，使用的硬件和系统资源也更少。 SPI，I2C和UART非常适用于微控制器之间以及微控制器和传感器之间的通信，在这些传感器中不需要传输大量高速数据。

串行与并行通信

电子设备通过物理连接在设备之间的导线发送数据位来相互通信，有点像一个字母中的字母，除了26个字母（英文字母表中），一个位是二进制的，只能是1或0。通过电压的快速变化，位从一个设备传输到另一个设备。在工作电压为5V的系统中，0位作为0V的短脉冲通信，1位通过5V的短脉冲通信。

数据位可以并行或串行形式传输。在并行通信中，数据位是同时发送的，每个都通过单独的线路。下图显示了二进制（01000011）中字母“C”的并行传输：

在串行通信中，通过单线逐个发送这些位。下图显示了二进制（01000011）中字母“C”的串行传输：

SPI通信简介

许多设备都采用了SPI通用通信协议。例如，SD卡模块，RFID读卡器模块和2.4 GHz无线发送器/接收器都使用SPI与微控制器通信。

SPI的一个独特优势是可以不间断地传输数据。可以连续流发送或接收任意数量的比特。使用I2C和UART，数据以数据包形式发送，限制为特定的位数。启动和停止条件定义每个数据包的开始和结束，因此数据在传输过程中会被中断。

通过SPI通信的设备处于主从关系。主设备是控制设备（通常是微控制器），而从设备（通常是传感器，显示器或存储器芯片）接收来自主设备的指令。最简单的SPI配置是单主机，单从机系统，但是一个主机可以控制多个从机（下面将详细介绍）。

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间。

（1）MISO– Master Input Slave Output，主设备数据输入，从设备数据输出；

（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；

（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

*实际上，从设备的数量受到系统负载电容的限制，受主设备在电压电平之间精确切换的能力。