电子设备之间的通信就像人类之间的通信，双方都须要说同一种措辞。在电子学中，这些措辞称为通信协议。幸运的是，在构建大多数DIY电子项目时，我们只须要理解一些通信协议。在本系列文章中，我们将谈论三种最常见协议的根本知识：串行外设接口（SPI），内部集成电路（I2C）和通用异步吸收器/发送器（UART）驱动通信。
首先，我们将从一些关于电子通信的基本观点开始，然后详细阐明SPI的事情事理。
SPI，I2C和UART比USB，以太网，蓝牙和WiFi等协议慢得多，但它们更大略，利用的硬件和系统资源也更少。 SPI，I2C和UART非常适用于微掌握器之间以及微掌握器和传感器之间的通信，在这些传感器中不须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（英笔墨母表中），一个位是二进制的，只能是1或0。通过电压的快速变革，位从一个设备传输到另一个设备。在事情电压为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
许多设备都采取了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/吸收器都利用SPI与微掌握器通信。
SPI的一个独特上风是可以不间断地传输数据。可以连续流发送或吸收任意数量的比特。利用I2C和UART，数据以数据包形式发送，限定为特定的位数。启动和停滞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。主设备是掌握设备（常日是微掌握器），而从设备（常日是传感器，显示器或存储器芯片）吸收来自主设备的指令。最大略的SPI配置是单主机，单从机系统，但是一个主机可以掌握多个从机（下面将详细先容）。
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，时钟旗子暗记，由主设备产生；
（4）CS – Chip Select，从设备使能旗子暗记，由主设备掌握。
实际上，从设备的数量受到系统负载电容的限定，受主设备在电压电平之间精确切换的能力。
SPI如何事情
时钟
时钟旗子暗记将来自主设备的数据位输出与从设备的位采样同步。在每个时钟周期传输一位数据，因此数据传输的速率由时钟旗子暗记的频率决定。由于主设备配置并天生时钟旗子暗记，因此SPI时钟始终为主设备的时钟。
设备共享时钟旗子暗记的任何通信协议称为同步。SPI是一种同步通信协议，还有一些不该用时钟旗子暗记的异步方法。例如，在UART通信中，双方都设置为预先配置的波特率，该波特率决定数据传输的速率和韶光。
SPI中的时钟旗子暗记可以利用时钟极性和时钟相位属性进行修正。这两个属性协同事情以定义何时输出以及何时对它们进行采样。时钟极性可由主机设置，以许可在时钟周期的上升沿或低落沿输出和采样。时钟相位也可以由主机设置，以便在时钟周期的第一个边沿或第二个边沿上进行输出和采样，无论是上升还是低落。
从设备选择
主设备可以通过将从设备的CS / SS线设置为低电压电平来选择要通话的从设备。在空闲非传输状态中，从选择线保持在高电压电平。主机上可能有多个CS / SS引脚，以许可多个从机并联连接。如果只有一个CS/SS引脚，则可以通过菊花链将多个从器件连接到主器件。
多个从设备
SPI可以设置为利用单个主设备和单个从设备进行操作，也可以设置通过单个主设备掌握多个从设备。有两种方法可以将多个从站连接到主站。如果主机有多个从机选择引脚，则从机可以并联连接，如下所示：
如果只有一个从选择引脚可用，则从器件可以菊花链式连接，如下所示：
MOSI和MISO
主机通过MOSI线串行发送数据到从机。从器件吸收MOSI引脚上的主器件发送的数据。从主设备发送到从设备的数据常日首先以最高有效位发送。
从机还可以通过串行的MISO线路将数据发送回主机。从从设备发送回主设备的数据常日首先以最低有效位发送。
SPI数据传输步骤
1.主机输出时钟旗子暗记：
2.主器件将SS / CS引脚切换到低电压状态，从而激活从器件：
3.主机沿MOSI线一次一位地向从机发送数据。从机在吸收到的位时读取这些位：
4.如果须要相应，从站将沿着MISO线一次一位地向主站返回数据。主机在吸收到的位时读取这些位：
SPI的优点和缺陷
利用SPI有一些优点和缺陷，如果在不同的通信协议之间进行选择，您该当根据项目的哀求知道何时利用SPI：
优点
没有启动和停滞位，因此数据可以连续流式传输而不会中断
没有繁芜的从机寻址系统，如I2C
比I2C更高的数据传输速率（险些快两倍）
单独的MISO和MOSI线，因此可以同时发送和吸收数据
缺陷
利用四根线（I2C和UART利用两根）
无法确认数据已成功吸收（I2C已实行此操作）
没有缺点检讨，如UART中的奇偶校验位
仅许可单个主机
