概述
串列外圍設備接口SPI匯流排系統是一種同步串列外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串列方式進行通信以交換信息。外圍設定FLASHRAM、網路控制器、LCD顯示驅動器、A/D轉換器和MCU等。SPI匯流排系統可直接與各個廠家生產的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串列時鐘線（SCK）、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS(有的SPI接口晶片帶有中斷信號線INT或INT、有的SPI接口晶片沒有主機輸出/從機輸入數據線MOSI)。SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基於SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入），SDO（數據輸出），SCK（時鐘），CS（片選）。
（1）SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
（2）SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
（3）SCLK – 時鐘信號，由主設備產生
SPI的主從結構（4）CS – 從設備使能信號，由主設備控制
其中CS是控制晶片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此晶片的操作才有效。這就允許在同一匯流排上連線多個SPI設備成為可能。
接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這裡先要知道SPI是串列通訊協定，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈衝，SDI，SDO則基於此脈衝完成數據傳輸。數據輸出通過 SDO線，數據在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8位數據的傳輸。
要注意的是，SCK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基於SPI的設備中，至少有一個主控設備。這樣傳輸的特點：這樣的傳輸方式有一個優點，與普通的串列通訊不同，普通的串列通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCK時鐘線由主控設備控制，當沒有時鐘跳變時，從設備不採集或傳送數據。也就是說，主設備通過對SCK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數據交換協定：因為SPI的數據輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同，主要是數據改變和採集的時間不同，在時鐘信號上沿或下沿採集有不同定義，具體請參考相關器件的文檔。
在點對點的通信中，SPI接口不需要進行定址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設備的系統中，每個從設備需要獨立的使能信號，硬體上比I2C系統要稍微複雜一些。
優缺點
SPI接口具有如下優點：
1) 支持全雙工操作；
2) 操作簡單；
3) 數據傳輸速率較高。
同時，它也具有如下缺點：
1) 需要占用主機較多的口線（每個從機都需要一根片選線）。
2) 只支持單個主機。
3) 沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。
AT91RM9200的SPI接口主要由4個引腳構成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整個SPI匯流排的公用時鐘，MOSI、MISO作為主機，從機的輸入輸出的標誌，MOSI是主機的輸出，從機的輸入，MISO 是主機的輸入，從機的輸出。/SS是從機的標誌管腳，在互相通信的兩個SPI匯流排的器件，/SS管腳的電平低的是從機，相反/SS管腳的電平高的是主機。在一個SPI通信系統中，必須有主機。SPI匯流排可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。
SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16解碼器,這個解碼器是需要外接4-16解碼器，解碼器的輸入為NPCS0~3，輸出用於16個外設的選擇。
