SPI (串行外设接口)

定义

SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)是摩托罗拉在 1980 年代提出的同步串行通信接口,采用主从架构,典型使用四根信号线:时钟 SCLK、主出从入 MOSI、主入从出 MISO 和片选 CS,支持全双工传输。

工作方式

主设备产生时钟并拉低目标从设备的片选线,数据在时钟沿被移入移出双方的移位寄存器。时钟极性(CPOL)与相位(CPHA)组合出四种模式,主从双方须配置一致。SPI 没有规定最高速率,常见应用可达数十 MHz;每个从设备通常需要独立片选线,也可菊花链连接。

应用与变体

SPI 广泛用于 NOR/NAND 闪存、SD 卡、传感器、小型显示屏、ADC/DAC 与无线模块等。主板 BIOS 芯片普遍采用 SPI NOR 闪存。为提升带宽衍生出 Dual SPI、Quad SPI(QSPI)乃至 Octal SPI,用多条数据线并行传输,是 MCU 外扩存储的主流接口。与 I2C 相比,SPI 更快但占用引脚更多、无应答机制。