SPI協議是由摩托羅拉公司提出的通訊協議（SerialPeripheralInterface），即串行外圍設備接口，是一種高速全雙工的通信總線。它被廣泛地使用在ADC、LCD等設備與MCU間，要求通訊速率較高的場合。

　　SPI物理層：

　　SPI通訊使用3條總線及片選線，3條總線分別為SCK、MOSI、MISO，片選線為SS，它們的作用介紹如下：

　　（1）SS（SlaveSelect）：從設備選擇信號線，常稱為片選信號線，也稱為NSS、CS，以下用NSS表示。當有多個SPI從設備與SPI主機相連時，設備的其它信號線SCK、MOSI及MISO同時并聯到相同的SPI總線上，即無論有多少個從設備，都共同只使用這3條總線；而每個從設備都有獨立的這一條NSS信號線，本信號線獨占主機的一個引腳，即有多少個從設備，就有多少條片選信號線。I2C協議中通過設備地址來尋址、選中總線上的某個設備并與其進行通訊；而SPI協議中沒有設備地址，它使用NSS信號線來尋址，當主機要選擇從設備時，把該從設備的NSS信號線設置為低電平，該從設備即被選中，即片選有效，接著主機開始與被選中的從設備進行SPI通訊。所以SPI通訊以NSS線置低電平為開始信號，以NSS線被拉高作為結束信號。

　　（2）SCK（SerialClock）：時鐘信號線，用于通訊數據同步。它由通訊主機產生，決定了通訊的速率，不同的設備支持的最高時鐘頻率不一樣，如STM32的SPI時鐘頻率最大為fpclk/2，兩個設備之間通訊時，通訊速率受限于低速設備。

　　（3）MOSI（MasterOutput，SlaveInput）：主設備輸出/從設備輸入引腳。主機的數據從這條信號線輸出，從機由這條信號線讀入主機發送的數據，即這條線上數據的方向為主機到從機。

　　（4）MISO（MasterInput，，SlaveOutput）：主設備輸入/從設備輸出引腳。主機從這條信號線讀入數據，從機的數據由這條信號線輸出到主機，即在這條線上數據的方向為從機到主機。

　　協議層：

　　SPI協議定義了通訊的起始和停止信號、數據有效性、時鐘同步等環節。

　　這是一個主機的通訊時序。NSS、SCK、MOSI信號都由主機控制產生，而MISO的信號由從機產生，主機通過該信號線讀取從機的數據。MOSI與MISO的信號只在NSS為低電平的時候才有效，在SCK的每個時鐘周期MOSI和MISO傳輸一位數據。

　　STM32的SPI外設可用作通訊的主機及從機，支持最高的SCK時鐘頻率為fpclk/2（STM32F407型號的芯片默認fpclk1為84MHz，fpclk2為42MHz），完全支持SPI協議的4種模式，數據幀長度可設置為8位或16位，可設置數據MSB先行或LSB先行。它還支持雙線全雙工、雙線單向以及單線模式。其中雙線單向模式可以同時使用MOSI及MISO數據線向一個方向傳輸數據，可以加快一倍的傳輸速度。而單線模式則可以減少硬件接線，當然這樣速率會受到影響。