SPI串行接口设备可以工作于主机方式，也可以工作在从机方式。
当SPI设备工作于主机方式时，MISO是主机数据输入线，MOSI是主机数据输出线。
当SPI设备工作于从机方式时，MISO是从机数据输入线，MOSI是从机数据输出线。系统主机为SPI从机提供同步时钟信号SCK和片选使能信号SS。
在进行数据传输时，不论是命令还是数据，其传输格式总是高位(MSB)在前，低位(LSB)在后。
SPI的典型应用是单主机系统，系统一般以单片机为主机，多个外围接口器件作为从机。
单片机与多个SPI串行接口设备的典型结构如下图所示。单片机控制着数据向一个或多个从外围器件的传送，从器件只能在主机发命令时才能接收或向主机传送数据。所有的SPI从器件使用相同的时钟信号SCK，并将所有SPI从器件的MISO引脚连接到系统主机的MOSI引脚，SPI从器件的MOSI引脚连接到系统主机的MISO引脚，但每个SPI从器件的片选信号则分别由主机控制使其使能。
当有多个不同的串行I/O器件都要连至SPI总线上作为从设备时，必须注意两点：一是其必须有片选端；二是其MISO线的输出脚必须是三态，以不影响其他SPI设备的正常工作。
目前采用SPI串行总线接口的器件非常多，可以大致分为以下几大类。
(1)单片机，如Motorola公司的M68HC08系列、Cygnal公司的C8051FXXX系列、Philips公司的P89LPC93X系列等。
(2)A/D和D/A转换器，如AD公司的AD7811/12、TI公司的TLC1543、TLC2543、TLC5615等。
(3)实时时钟，如Dallas公司的DS1302/05/06等。
(4)温度传感器，如AD公司的AD7816/17/18，NS公司的LM74等。
(5)其他设备，如LED控制驱动器MAX7219、HD7279等，集成看门狗、电压监控、E2PROM功能的X5045等。
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