1基本协议
1）协议概括
SPI，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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。
（1）SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入
（2）SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出
（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生
（4）CS – 从设备使能信号，由主设备控制
其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
AT91RM9200的SPI接口主要由4个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO 是主机的输入，从机的输出。/SS是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。
SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为NPCS0~3，输出用于16个外设的选择。
2）协议举例
SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
那么第一个上升沿来的时候 数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成了一个spi时序。
举例：
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据
这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。
SPI 总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束 中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。下图示出SPI总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式 (实线表示):
SPI总线四种工作方式
SPI总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线。
SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI接口时序如图3、图4所示。
SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI接口时序如图3、图4所示。
2用户逻辑
图1
（1）Sink Core的用户逻辑
端口为两个时，用户逻辑就需要用两个不同的 FIFO根据端口的地址等来分别缓存用户的两个业务数据．同时根据FIFO的情况来发出流控信息给SPI4数据接口，如图1所示。
图1 Sink Core 两个端口的用户逻辑
（2） Source Core的用户逻辑
图2
图2 Source Core2个端口的用户逻辑
3SPI原理
SPI目前有3种规格，如右图所示为其模型。
图
4绩效指数
SPI(schedule performance index)=BCWP/BCWS
其中BCWP--已完成工作预算费用（挣值）=已完工程量×预算单价
BCWS--计划完成工作预算费用 =计划工程量×预算单价
SPI>1说明进度超前，符合要求；SPI<1说明进度延迟，应采取措施纠正！
Sales Performance International（SPI） Sales Performance International（SPI）是 解决方案销售（Solution Selling®）方法的唯一知识产权所有者——全球备受承认的销售培训可为销售人员和管理专业人士提供成熟、完整、端到端的专业发展计划。
SPI亚洲总部位于 新加坡，通过与顾客精诚合作，在亚洲地区开展了广泛而深入的工作，通过提供战略、运营及战术层次上的解决方案来帮助客户提升销售业绩。
SPI成立于1988 年，已帮助多家公司成功地从销售产品转变为营销和销售高价值的解决方案，是业内的领导者。 SPI已在50个以上的国家内使用14种以上的语言为超过60万名的销售及管理专业人士提供过培训，具备足够的专业技能来为客户提供合适的解决方案，可帮助客户实现可衡量及可持续的收入增长和可执行的销售业绩提升。
5多义性
一、SPI 是英文Software Process Improvement的缩写，中文意思是 软件过程的改进。它是CMM（还有其他能力模型）中的一个重要概念，CMM模型的目的就是要改进一个组织的过程，提高过程能力，所以叫做SPI- 软件过程改进。
二、SPI 是英文Service Provider Interface的缩写。中文意思是服务提供商 接口。满足某种服务标准的供应商提供的符合该标准的 应用程序 接口，SPI应该和该服务的API标准是兼容的，应用程序一般应该是基于API编写，除非是SPI中包含API中没有提供的功能而又必须使用。
三、SPI 是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是 串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步 串行通讯方式，是一种四线同步 总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。
四、SPI 是英文Single Program Initiation的缩写。中文意思是单个程序启动。
五、SPI：Security Parameter Index，安全参数索引。IPSec协议基本概念之一。是一个32比特的数值，在每一个IPSec 报文中都携带该值。SPI、IP目的地址、安全协议号三者结合起来共同构成一个三元组，来唯一标识一个特定的 安全联盟（Security Association）。
六、SPI理论：心理学中在记忆部分，SPI是SERIAL（ 记忆系统的编码是串行的），PARALLEL（存储是并行的），INDEPENDENT（提取是独立的）的缩写。在1995年，由Tulving提出，试图将 记忆系统和记忆过程的概念统一到一个更综合的框架中。
七、SPI----Standard Process Instruction标准作业指导
八、SPI The Society of the Plastics Industry,Inc 美国塑料工业协会
九、SPI Soybean Protein Isolate 大豆分离蛋白
十、SPI：stitch per inch 针/英寸，服装专业用语
十一、SPI：Standardized Precipitation Index 标准化降水指数，是一种用伽马分布来拟合降雨量然后将积累概率等概率转换成标准正态分布对应值的一种干旱指数。
6时序图
SPI时序图详解---SPI 接口在模式0下输出第一位数据的时刻
SPI 接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL和CPHL这两位的组合。图1中表现了这四种时序，时序与CPOL、CPHL的关系也可以从图中看出。
CPOL是用来决定SCK 时钟信号空闲时的电平，CPOL=0，空闲电平为低电平，CPOL=1时，空闲电平为高电平。CPHA是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA=1，在每个周期的第二个时钟沿采样。
SPI时序图详解
7通信 概念
2.1、SPI：高速同步串行口
SPI：高速同步串行口。是一种标准的四线同步双向串行 总线。
SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是 串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。 SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH， 实时时钟，AD 转换器，还有 数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种 通信协议，比如AT91RM9200.
SPI 总线系统是一种同步 串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASHRAM、 网络控制器、LCD显示驱动器、 A/D转换器和MCU等。SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接 接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（ 数据输出），SCLK（时钟），CS（ 片选）。
（1）MOSI– SPI 总线主机输出/ 从机输入（SPI Bus Master Output/Slave Input）
（2）MISO– SPI 总线主机输入/ 从机输出（SPI Bus Master Input/Slave Output)
（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生
（4）CS – 从设备使能信号，由主设备控制（Chip select），有的IC此pin脚叫SS
其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有 片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一 总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟 脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。 数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次 时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
要注意的是，SCLK信号线只由主设备控制，从设备不能 控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的 串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在 时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
在 点对点的通信中，SPI 接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
2.2、接口的硬件连接示意图
在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
SPI 接口在内部硬件实际上是两个简单的 移位寄存器，传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号和移位 脉冲下，按位传输，高位在前,低位在后。如下图所示，在SCLK的下降沿上数
据改变，同时一位数据被存入 移位寄存器。
2.3、性能特点
AT91RM9200的SPI 接口主要由4个 引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整个SPI 总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO 是主机的输入，从机的输出。/SS是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI 总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI 总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。
SPI的 片选可以扩充选择16个外设，这时PCS输出=NPCS，说NPCS0~3接4-16 译码器，这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为NPCS0~3，输出用于16个外设的选择。
SPI 接口的一个缺点：没有指定的 流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
2.4、SPI协议举例
SPI是一个环形 总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向 移位寄存器进行数据交换。
假设下面的8位 寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
那么第一个上升沿来的时候 数据将会是sdo=1； 寄存器中的10101010左移一位，后面补入送来的一位未知数x，成了0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将锁存到 寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟 脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成了一个spi时序。
2.5、举例
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个 时钟周期的数据情况演示一遍：假设上升沿发送数据
脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo
0 10101010 01010101 0 0
1上 0101010x 1010101x 0 1
1下 01010100 10101011 0 1
2上 1010100x 0101011x 1 0
2下 10101001 01010110 1 0
3上 0101001x 1010110x 0 1
3下 01010010 10101101 0 1
4上 1010010x 0101101x 1 0
4下 10100101 01011010 1 0
5上 0100101x 1011010x 0 1
5下 01001010 10110101 0 1
6上 1001010x 0110101x 1 0
6下 10010101 01101010 1 0
7上 0010101x 1101010x 0 1
7下 00101010 11010101 0 1
8上 0101010x 1010101x 1 0
8下 01010101 10101010 1 0
这样就完成了两个 寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于 主机而言的。其中ss 引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为 片选脚用。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先 主机要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位 时钟周期才把数据读回来。SPI 总线是Motorola公司推出的三线 同步接口，同步串行3线方式进行通信：一条时钟线SCK，一条数据输入线MISO，一条 数据输出线MOSI；用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步 串行通讯。SPI主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束 中断标志；写冲突保护； 总线竞争保护等。下图示出SPI 总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式 （实线表示）：
SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行 同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI 接口时序如图3、图4所示。
2.6、性能补充
上文中最后一句话：SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。个人理解这句话有2层意思：其一，主设备SPI时钟和极性的配置应该由 外设来决定；其二，二者的配置应该保持一致，即主设备的SDO同从设备的SDO配置一致，主设备的SDI同从设备的SDI配置一致。因为主从设备是在SCLK的控制下，同时发送和接收数据，并通过2个双向 移位寄存器来交换数据。工作原理演示如下图：
上升沿主机SDO发送数据1，同时从设备SDO发送数据0；紧接着在SCLK的下降沿的时候从设备的SDI接收到了主机发送过来的数据1，同时主机也接收到了从设备发送过来的数据0.
2.7、SPI协议心得
SPI 接口时钟配置心得：
在主设备这边配置SPI 接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求，因为主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。因此在时钟极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数据，是在时钟的下降沿还是上升沿输出数据。但要注意的是，由于主设备的SDO连接从设备的SDI，从设备的SDO连接主设备的SDI，从设备SDI接收的数据是主设备的SDO发送过来的，主设备SDI接收的数据是从设备SDO发送过来的，所以主设备这边SPI时钟极性的配置（即SDO的配置）跟从设备的SDI接收数据的极性是相反的，跟从设备SDO发送数据的极性是相同的。下面这段话是Sychip Wlan8100 Module Spec上说的，充分说明了时钟极性是如何配置的：
The 81xx module will always input data bits at the rising edge of the clock,and the host will always output data bits on the falling edge of the clock.
意思是：主设备在时钟的下降沿发送数据，从设备在时钟的上升沿接收数据。因此主设备这边SPI时钟极性应该配置为下降沿有效。
又如，下面这段话是摘自LCD Driver IC SSD1289：
SDI is shifted into 8-bit shift register on every rising edge of SCK in the order of data bit 7,data bit 6 …… data bit 0.
意思是：从设备SSD1289在时钟的上升沿接收数据，而且是按照从高位到低位的顺序接收数据的。因此主设备的SPI时钟极性同样应该配置为下降沿有效。
时钟极性和相位配置正确后，数据才能够被准确的发送和接收。因此应该对照从设备的SPI 接口时序或者Spec文档说明来正确配置主设备的时钟。