服务器硬件电路设计之 SPI 问答（一）：解密 SPI—— 从定义到核心特性

在服务器硬件电路设计中，SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种关键的通信总线。它由摩托罗拉公司开发，是全双工、同步串行通信总线，主要用于微控制器与外围设备之间的通信，凭借高速传输和简单结构，在服务器存储设备连接、传感器数据采集等场景广泛应用。​

SPI 标准接口有四根核心引脚，各司其职。SCLK（时钟线）由主机生成，像 “节拍器” 一样决定数据传输速度；MOSI（主机输出从机输入）是主机向从机发送数据的通道；MISO（主机输入从机输出）则是从机向主机反馈数据的路径；SS（从机选择线）由主机控制，用于在多从机环境中选中特定通信对象。​

SPI 的工作模式由时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）决定，组合成四种模式（Mode0 - Mode3）。CPOL 决定时钟线空闲时的电平（0 为低，1 为高），CPHA 决定数据采样时机（0 在第一个边沿，1 在第二个边沿）。比如 Mode0，SCK 空闲为低电平，数据在上升沿被采样，这是服务器硬件设计中常见的模式。​

与 I2C 等其他通信接口相比，SPI 有显著的优缺点。优点在于全双工通信能力，能让主机与从机同时收发数据，传输效率高；数据传输速度快，可满足服务器中高速设备的通信需求；硬件结构简单，仅需几根信号线，降低了电路设计的复杂度。但它也存在不足，没有统一的速度限制，高速传输时易出现信号完整性问题；采用一主多从结构，不支持多主机模式，灵活性稍差；且缺乏像 I2C 那样的应答机制，通信可靠性相对较低。