SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）是一种由Motorola公司开发的接口标准，用于在微控制器和其他外围设备之间建立低成本、高效率的通信。SPI接口的特点是接口线较少，不需要复杂的寻址操作，同时支持全双工通信，使得数据传输速度快且简单。
SPI接口工作在主从模式下，系统中有一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）。主设备提供串行时钟信号SCLK，并控制从设备的选择信号/SS（Slave Select），而从设备根据主设备的时钟信号进行数据传输。SPI接口的主要信号线有以下四种：
1. MOSI（Master Out, Slave In）：主设备的数据输出，从设备的数据输入。
2. MISO（Master In, Slave Out）：主设备的数据输入，从设备的数据输出。
3. SCLK（Serial Clock）：由主设备产生的时钟信号，用于同步数据传输。
4. /SS（Slave Select）：从设备使能信号，由主设备控制，用于选择要通信的从设备。
SPI接口可以支持多个设备连接，通过增加从设备选择线来区分不同的从设备。SPI总线的数据传输是同步进行的，在主设备的移位脉冲下，数据按照位（bit）顺序传输，高位在前，低位在后。SPI接口的速度通常比I2C总线快，可达到Mbps级别。
SPI接口有两种基本模式：三线SPI和四线SPI。三线SPI包括SCLK、SDO（Serial Data Output）和SDI（Serial Data Input）。四线SPI模式增加了从设备的数据发送控制线，由主设备控制，提供更灵活的通信。
与UART（通用异步收发传输器）不同，SPI协议并不依赖固定的波特率，而是依赖于主设备提供的时钟信号。因此，SPI适用于点对点和点对多点的通信。在点对点通信中，SPI不需要寻址操作，全双工通信使其效率较高。而在点对多点通信中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件实现上相对于I2C可能稍复杂些。
SPI接口的一个不足之处是缺乏内置的流控制和应答机制，这意味着在数据传输过程中，不能直接确认数据是否正确接收，可能存在数据丢失的风险。因此，在实际应用中，需要额外的错误检测和校验机制来确保数据的完整性和准确性。
随着技术的发展，越来越多的组件开始支持SPI接口，其广泛应用在各种嵌入式系统中，如存储器、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟、LCD驱动器、传感器和音频芯片等。尽管存在上述的局限性，SPI接口因其简单、高效的特点，仍然是许多设计中的首选通信协议。
