【通信协议】一片彻底搞懂SPI的4种模式（小白也能看懂）_spi怎么根据波形判断是哪个模式-优快云博客

💌 所属专栏：【通信协议】
😀 作者：兰舟比特 🐾
🚀 个人简介：热爱开源系统与嵌入式技术，专注 Linux、网络通信、编程技巧、面试总结与软件工具分享，持续输出实用干货！
💡 欢迎大家：这里是兰舟比特的技术小站，喜欢的话请点赞、收藏、评论三连击！有问题欢迎留言交流😘😘😘

我们用 最生活化、最通俗的比喻 + 图文式讲解，让你彻底搞懂 SPI 的 4 种模式 👇

🎯 一句话通俗总结：

SPI 的 4 种模式，其实就是“时钟什么时候开始跳、数据在第几下被读”—— 就像两个人打拍子传纸条，得约定好“拍子从高还是低开始”、“是在第一拍还是第二拍读纸条”，不然就乱套了！

🧩 一、先记住两个关键词：

SPI 模式由两个参数决定：

参数	通俗解释
CPOL（Clock Polarity）	“拍子休息时是蹲着（低）还是站着（高）？” • CPOL=0 → 休息时蹲着（SCLK 空闲=低） • CPOL=1 → 休息时站着（SCLK 空闲=高）
CPHA（Clock Phase）	“纸条是在第一拍还是第二拍读？” • CPHA=0 → 第一拍就读 • CPHA=1 → 第二拍才读

🕺 二、用“跳舞打拍子传纸条”来理解 4 种模式

想象主机（MCU）和从机（外设）在跳舞，用拍手（SCLK）同步传纸条（数据）：

💃 模式 0：蹲着休息，第一拍读纸条（最常用！）

CPOL=0 → 两人蹲着休息（SCLK 空闲=低）
CPHA=0 → 音乐一响，第一拍“啪”就伸手读纸条
发纸条的人，在“第二拍”放纸条（下降沿更新数据）

拍子： 蹲 → [啪！读] → 蹲 → [啪！读] → 蹲 → [啪！读]
纸条：       D0           D1           D2

✅ Mode 0 最常用：SD卡、Flash、传感器都爱用它！

💃 模式 1：蹲着休息，第二拍读纸条

CPOL=0 → 还是蹲着休息
CPHA=1 → 音乐响了，第一拍不读，第二拍“啪”才读

拍子： 蹲 → 啪（不读）→ 蹲 → [啪！读D0] → 蹲 → [啪！读D1]
纸条：            D0放这儿↘     D1放这儿↘

📌 数据在“第一拍”放好，但要等到“第二拍”才读 → 适合反应慢的设备。

💃 模式 2：站着休息，第一拍读纸条

CPOL=1 → 两人站着休息（SCLK 空闲=高）
CPHA=0 → 音乐一响，第一拍“啪”蹲下时就读纸条

拍子： 站 → [啪！蹲→读] → 站 → [啪！蹲→读]
纸条：       D0             D1

⚠️ 虽然也是“第一拍读”，但因为是从“高→低”跳变，和 Mode 0 不同！

💃 模式 3：站着休息，第二拍读纸条

CPOL=1 → 站着休息
CPHA=1 → 第一拍不读，第二拍“啪”站起来时读

拍子： 站 → 啪（蹲，不读）→ 站 → [啪！站→读D0]
纸条：          D0放这儿↘

📌 有些老式存储卡（如 MMC）用这个模式。

📊 三、对比表格（一看就懂）

模式	休息姿势（CPOL）	读纸条时机（CPHA）	采样边沿	通俗口诀
Mode 0	蹲着（低电平）	第一拍读	上升沿采样	“蹲着起立就读” 👍 最常用
Mode 1	蹲着（低电平）	第二拍读	下降沿采样	“蹲着，拍两下再读”
Mode 2	站着（高电平）	第一拍读	下降沿采样	“站着蹲下就读”
Mode 3	站着（高电平）	第二拍读	上升沿采样	“站着，拍两下再读”

✅ 记住 Mode 0：“蹲着休息，第一拍就读” —— 80% 的芯片都用它！

🚨 四、如果模式配错了会怎样？

👉 就像两个人跳舞节奏对不上：

你以为第一拍读，他第二拍才给 → 你读了个寂寞（数据错位）
他第一拍给，你第二拍读 → 读到的是下一个数据（错位）
结果：收到的数据是乱码、0xFF、0x00，或完全没反应！

📌 典型症状：

发送 0x55，收到 0xAA（错一位）
发送命令，没回应
数据偶尔对，偶尔错

🔍 五、怎么知道该用哪个模式？

✅ 查外设芯片的数据手册！

通常在 “SPI Interface” 或 “Timing Diagram” 章节。

📌 举个生活化例子：

你想和朋友传纸条，总得先问一句：“你习惯第一拍读还是第二拍读？休息时蹲着还是站着？” —— 这就是看手册！

💡 六、调试小技巧

先试 Mode 0 → 大概率成功。
再试 Mode 3 → 存储类设备常用。
用逻辑分析仪看波形 → 看 SCLK 空闲是高是低，数据在哪个边沿变化。
收到的数据左移/右移一位？ → 很可能是模式错了！

✅ 七、终极记忆口诀：

🎵 “蹲0站1，读1采2”

蹲着休息是 Mode 0/1（CPOL=0）
站着休息是 Mode 2/3（CPOL=1）
第一拍读是 Mode 0/2（CPHA=0）
第二拍读是 Mode 1/3（CPHA=1）

或者更简单：

✅ “Mode 0：蹲着第一拍读 —— 最安全，先试它！”

🖼 八、附：Mode 0 和 Mode 3 对比图（文字版）

Mode 0 (蹲着第一拍读)：
SCLK:  __    __    __    __
      |  |__|  |__|  |__|  |   ← 空闲低，上升沿采样
DATA:    D0    D1    D2    D3

Mode 3 (站着第二拍读)：
SCLK:    __    __    __    __
      __|  |__|  |__|  |__|    ← 空闲高，上升沿采样（但时机不同！）
DATA:    D0    D1    D2    D3

⚠️ 看起来都是“上升沿采样”，但起始状态不同 → 数据对齐方式不同！