SPI、DSPI、QSPI技术对比

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& ^1 R8 O$ \+ D% \% ~( a/ h' r' a% o点击上方蓝色字体，关注我们

$ `) z1 D; y' D  @* S7 _! G# c! d主要区别对比如下：

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SPI
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工同步串行通信协议，通常由主设备（Master）和从设备（Slave）构成。SPI 总线主要有以下四根信号线：
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SCLK（Serial Clock）：由主设备产生时钟信号；

MOSI（Master Out Slave In）：主设备向从设备发送数据；

MISO（Master In Slave Out）：从设备向主设备发送数据；

CS/NSS（Chip Select/Slave Select）：由主设备选择通信目标从设备。
0 ]' a2 b( T; u& u, v: RSPI 的优点在于结构简单、传输速率快和实现灵活，缺点是单条数据线在高速通信中的带宽有限，且当从设备增多时，硬件连接和线路管理较为复杂。

' B% [$ u8 X. Y; R% D) _5 C$ o) ]下面的 C 语言伪代码展示了基于常见 MCU 的 SPI 初始化配置与数据收发流程：
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  {/ C. H7 O1 c& T4 _6 P- L

// SPI初始化函数void SPI_Init(void) {    // 配置引脚模式：SCLK, MOSI, MISO, CS    ConfigGPIO(SCLK_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(MOSI_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(MISO_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(CS_PIN,   GPIO_MODE_OUTPUT_PP);    // 配置 SPI 外设参数：主模式、数据位、极性、相位、波特率等    SPI_HandleTypeDef hspi;    hspi.Instance = SPI1;    hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;    hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;    hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;    hspi.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;    hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;    hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;    hspi.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;    hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;    SPI_Init(&hspi);    SPI_Enable(&hspi);}
& o0 t9 {; i: F. p7 g// SPI数据发送与接收uint8_t SPI_TransmitReceive(uint8_t txData) {    uint8_t rxData = 0;    SPI_Transmit(&hspi, &txData, 1);    SPI_Receive(&hspi, &rxData, 1);    return rxData;}
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7 Q" F' {, t, Y) TDSPI
DSPI（在某些平台上也称为 Dual Serial Peripheral Interface）是在传统 SPI 的基础上加入了更多硬件特性而演进出来的接口。

以 Freescale/NXP 的 DSPI 模块为例，其主要特点包括：
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增强的数据缓存能力：内部多级 FIFO 缓冲设计，降低因软件响应延迟造成的数据丢失风险；

更灵活的帧格式配置：支持更多位宽配置、连续数据传输模式以及多主模式支持；

高速传输能力：针对高带宽需求优化了时钟管理和错误检测机制。
这使得 DSPI 在很多现代 MCU 中已经取代了传统 SPI 成为主流接口之一。
( M# C+ U7 s8 H2 Z/ T1 g" I
; P7 o1 |5 D: Y从用户接口角度看，DSPI 与标准 SPI 保持了相似的信号结构（SCLK、MOSI、MISO、CS），但在硬件内部及数据传输效率上做了以下扩展：

FIFO 缓冲支持：减少了中断服务程序对高速数据传输的负担；

更灵活的总线配置：部分 DSPI 模块可支持双通道并行传输，进一步提高吞吐量；

错误检测及恢复机制：提供了可靠性更高的通信保障。
这些改进使得 DSPI 在多任务、高速、大数据量传输的场景中表现得更加优越。

5 Y2 h3 t" E" ~以下伪代码展示 DSPI 初始化过程，与 SPI 类似，但增加了 FIFO 等增强功能的配置：

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// DSPI初始化函数（基于具体MCU库，示例仅供参考）void DSPI_Init(void) {    // 配置IO引脚（与SPI类似）    ConfigGPIO(SCLK_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(MOSI_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(MISO_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(CS_PIN,   GPIO_MODE_OUTPUT_PP);    // 配置 DSPI 控制器参数    DSPI_HandleTypeDef hdspi;    hdspi.Instance = DSPI1;    hdspi.Init.Master = ENABLE;    hdspi.Init.Direction = DSPI_DIRECTION_2LINES;    hdspi.Init.DataSize = DSPI_DATASIZE_8BIT;    hdspi.Init.CLKPolarity = DSPI_POLARITY_LOW;    hdspi.Init.CLKPhase = DSPI_PHASE_1EDGE;    hdspi.Init.NSS = DSPI_NSS_SOFT;    hdspi.Init.BaudRatePrescaler = DSPI_BAUDRATEPRESCALER_8;    // 配置内置FIFO缓存深度    hdspi.Init.FIFOThreshold = DSPI_FIFO_THRESHOLD_4;     DSPI_Init(&hdspi);    DSPI_Enable(&hdspi);}
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QSPI
/ ?  Y* ?- q) A: K8 L0 N! lQSPI（Quad SPI）设计初衷是为了满足高速数据传输的需求，尤其适用于外部 Flash 存储器。与传统 SPI 相比，QSPI 除了有标准的 SCLK 与 CS 外，还增加了四个双向数据引脚（IO0、IO1、IO2、IO3），支持多种数据传输模式（单/双/四线模式），具体特点如下：
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数据线扩充：QSPI 通过并行传输数据，理论上传输速率提高 4 倍；

内存映射模式：支持直接将外部 FLASH 映射到 MCU 内存空间，实现零拷贝读取；

灵活的传输协议：常见命令序列包括地址阶段、伪命令以及数据传输阶段，适合大容量存储器应用。
5 h* R% {/ G! i( hQSPI 典型的传输操作可分为以下阶段：

命令发送阶段：由主机发送读写命令至外部设备；

地址传输阶段：发送内存地址（通常为 24 位或 32 位）；

数据传输阶段：多根数据线同时传输数据，相比 SPI 大幅降低传输时延；

状态查询/结束：根据设备响应判断是否继续后续操作。
这种协议支持存储器映射模式，可直接将外部设备当作内存使用，非常适用于代码执行（XIP，eXecute In Place）以及数据高速缓存场景。
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以下代码展示了 QSPI 模块初始化及基本数据读取操作的伪代码示例（具体 API 可能因厂商 SDK 不同而差异较大）：

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// QSPI初始化函数void QSPI_Init(void) {    // 配置 QSPI 引脚：SCLK、CS、IO0-IO3    ConfigGPIO(QSPI_SCLK_PIN, GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(QSPI_CS_PIN,   GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(QSPI_IO0_PIN,  GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(QSPI_IO1_PIN,  GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(QSPI_IO2_PIN,  GPIO_MODE_AF_PP);    ConfigGPIO(QSPI_IO3_PIN,  GPIO_MODE_AF_PP);    // 配置 QSPI 控制器参数    QSPI_HandleTypeDef hqspi;    hqspi.Instance = QSPI1;    hqspi.Init.ClockPrescaler = 2;    hqspi.Init.FlashSize = 23; // 假设容量为8 Mbit（2^23）    hqspi.Init.SampleShifting = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE;    hqspi.Init.FlashID = QSPI_FLASH_ID_1;    hqspi.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;    QSPI_Init(&hqspi);    QSPI_Enable(&hqspi);}// QSPI数据读取示例（简化流程）void QSPI_Read(uint32_t address, uint8_t* buffer, uint32_t size) {    QSPI_CommandTypeDef cmd;    cmd.Instruction = 0x03;      // 普通读命令    cmd.Address = address;    cmd.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;    cmd.DummyCycles = 8;    cmd.DataMode = QSPI_DATA_4_LINES;  // 使用四线模式读取数据    QSPI_Receive(&hqspi, &cmd, buffer, size);}
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选择建议
低速/简单应用： 当应用对传输速率要求不高时，使用 SPI 能够满足大多数外设的通信需求，且接口简单、兼容性良好。

9 v8 z; H* Q  ]% C1 A高速/高数据量应用： 当系统对数据吞吐量及实时性要求较高时，采用 DSPI 能充分利用其 FIFO 缓冲和高速传输优势。

2 a+ M9 W) m" A  G大容量存储及XIP： 对于存储器映射和高数据带宽需求的应用，如外部 NOR Flash 存储器读取、执行外部代码等场景，QSPI 是最佳选择。
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8 H- ?: i% Z' R在实际项目中，系统资源、外设接口需求以及性能瓶颈都会影响最终选择。建议在设计初期进行充分的评估和测试，确保选择最适合方案。

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