在嵌入式系统中，串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）及其扩展（如 DSPI 和 QSPI）被广泛应用于与外部设备（如传感器、存储器、LCD 控制器等）高速通信。
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：
SPI 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。
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：
// SPI初始化函数void SPI_Init(void) {// 配置引脚模式：SCLK, MOSI, MISO, CSConfigGPIO(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);}// 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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DSPI
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：
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。
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：
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。
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：
// 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
QSPI（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：
QSPI 典型的传输操作可分为以下阶段：
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。
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）：
// QSPI初始化函数void QSPI_Init(void) {// 配置 QSPI 引脚：SCLK、CS、IO0-IO3ConfigGPIO(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。
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。
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。
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。
