SPI 是一款高速同步串行输入/输出 (I/O) 端口，其允许以编程的比特传输速率将编程长度（1 至 16 位）的串行位流移入和移出器件。SPI 通常用于微控制器与外部外设或另一控制器之间的通信。典型应用包含通过移位寄存器、显示驱动器和 ADC 等器件进行外部 I/O或外设扩展。多器件通信由 SPI 的主/从操作支持。该端口支持 16 级接收和发送 FIFO，以减少 CPU 服务开销。

SPI 模块的功能包括：

• SPISOMI：SPI 从器件输出/主器件输入引脚
• SPISIMO：SPI 从器件输入/主器件输出引脚
• SPISTE：SPI 从器件发送使能引脚
• SPICLK：SPI 串行时钟引脚
• 两个运行模式：主模式和从模式
• 波特率：125 个不同的可编程速率
• 数据字长度：1 至 16 数据位
• 四种时钟方案（由时钟极性和时钟相位的位控制）包含：
  • 无相位延迟的下降沿：SPICLK 高电平有效。SPI 在 SPICLK 信号的下降沿上发送数据，在 SPICLK 信号的上升沿上接收数据。
  • 有相位延迟的下降沿：SPICLK 高电平有效。SPI 在 SPICLK 信号下降沿提前半个周期发送数据，在 SPICLK 信号的下降沿上接收数据。
  • 无相位延迟的上升沿：SPICLK 低电平无效。SPI 在 SPICLK 信号的上升沿上发送数据，在 SPICLK 信号的下降沿上接收数据。
  • 有相位延迟的上升沿：SPICLK 低电平无效。SPI 在 SPICLK 信号上升沿的半个周期之前发送数据，而在 SPICLK 信号的上升沿上接收数据。
• 同时接收和发送操作（可在软件中禁用发送功能）
• 发送器和接收器操作通过中断驱动或轮询算法完成。
• 16 级发送和接收 FIFO
• 延迟的发送控制
• 3 线 SPI 模式
• SPISTE反转 - 在带有两个 SPI 模块的器件上实现数字音频接口接收模式的 SPISTE 反转
• DMA 支持
• 高速模式，可实现高达 30MHz 的全双工通信

SPI 在主模式或从模式下工作。主器件通过发送 SPICLK 信号来启动数据传输。对于主器件和从器件而言，数据都是从 SPICLK 一个边沿上的移位寄存器移出，并锁存到相反的 SPICLK 时钟边沿上的移位寄存器中。如果 CLOCK PHASE 位 (SPICTL.3) 为高电平，则在 SPICLK 转换前的半个周期内发送和接收数据。因此，两个控制器同时发送和接收数据。应用软件确定数据是有意义的数据还是虚拟数据。可以通过三种方法发送数据：

• 主器件发送数据，从器件发送虚拟数据
• 主器件发送数据，从器件发送数据
• 主器件发送虚拟数据，从器件发送数据

主器件控制着 SPICLK 信号，故其可随时启动数据传输。然而，当从器件准备好广播数据时，软件确定了主器件如何进行检测。

图 6-72 显示了 SPI CPU 接口。

图 6-72 SPI CPU 接口