SPI时钟极性、相位设置

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#单片机 #nxp #arm #mcu #嵌入式

本文介绍了在S32K1和STM32等MCU中配置SPI时钟极性和相位的重要性，指出正确的配置取决于从机的SPI时序图。通过举例说明了如何根据从机时序图确定主机的LPSPI_ACTIVE_HIGH和LPSPI_CLOCK_PHASE_2ND_EDGE设置。同时提到，对于某些可以从两种配置中选择的从机，可以通过调整时钟相位来确保正确通信。

不管在S32K1还是STM32等其它MCU中，使用SPI都会涉及时钟极性、相位的配置，其各自用1bit表示，总共由4中状态。正确的配置这两个Bit是主机与从机通讯的必要条件。

主机时钟极性、相位的配置取决与从机，从机的SPI时序图决定了主机如何配置。

举例

eg:
从机SPI时序图
SPI TIME

时钟极性

如上图可看出，SCK空闲是为低电平，工作时为高电平，那么主机的时钟极性就按照这么配置。

typedef enum
{
   
   
    LPSPI_ACTIVE_HIGH = 1U, /*!< Signal is Active High (idles low). */
    LPSPI_ACTIVE_LOW  = 0U  /*!< Signal is Active Low (idles high). */
}</
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【详解】SPI中的极性CPOL和相位CPHA是什么以及如何设置   2012-03-0214:34:10|  分类：单片机 |  标签： |字号大中小 订阅 版本：2011-08-15 作者：crifan 联系方式：green-waste (at) 163.com   【背景】 最近在看关于Silicon Labs的C8051F347的某个驱动中，关于SPI部分初始化的代码，看到
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<think>我们正在讨论STM32SPI的时钟极性和相位配置。根据引用[2]，SPI时钟极性（CPOL）定义空闲时SCK的电平状态：CPOL=0时空闲为低电平，CPOL=1时空闲为高电平。时钟相位（CPHA）定义数据采样时刻：CPHA=0时在第一个边沿采样，CPHA=1时在第二个边沿采样。组合形成四种模式。根据引用[4]，STM32中配置CPOL和CPHA是通过SPI控制寄存器（如SPI_CR1）的位实现的。在改变这些设置前，必须通过清除SPE位禁用SPI。主从设备必须配置相同的时序模式。引用[5]指出，CPOL位控制空闲状态：复位（0）时SCK空闲为低，置位（1）时空闲为高。CPHA位在SPI_CR1中同样有定义。具体配置步骤：1.确定从设备要求的模式（根据其数据手册）。2.在STM32中，通过SPI_CR1寄存器的CPOL和CPHA位设置对应模式。3.注意：修改配置前需禁用SPI（SPE=0），配置完成后重新使能（SPE=1）。四种模式的工作波形：-模式0（CPOL=0,CPHA=0）：SCK空闲低电平，数据在上升沿采样。-模式1（CPOL=0,CPHA=1）：SCK空闲低电平，数据在下降沿采样。-模式2（CPOL=1,CPHA=0）：SCK空闲高电平，数据在下降沿采样。-模式3（CPOL=1,CPHA=1）：SCK空闲高电平，数据在上升沿采样。引用[3]提到数据传输同时进行（全双工），且需注意MSB/LSB先行设置的一致性。示例：若从设备要求模式3（空闲高电平，上升沿采样），则设置CPOL=1,CPHA=1。注意事项：-主从设备模式必须严格匹配。-修改配置前务必禁用SPI。-参考具体STM32型号的参考手册，寄存器名称可能略有差异（如SPIx_CR1）。相关问题：1.STM32中如何通过HAL库配置SPI的极性和相位？2.SPI通信中主从设备模式不匹配会导致什么问题？3.STM32的SPI时钟频率如何计算和配置？4.如何用示波器验证SPI的时钟极性和相位设置正确？</think>### STM32 SPI时钟极性与相位配置详解 #### 一、核心概念 1. **时钟极性(CPOL)** - 定义空闲状态时SCK时钟线的电平： - $CPOL = 0$：空闲时SCK为**低电平**（引用[2][5]） - $CPOL = 1$：空闲时SCK为**高电平** - 通过SPI控制寄存器`SPI_CR1`的`CPOL`位配置 2. **时钟相位(CPHA)** - 定义数据采样时刻： - $CPHA = 0$：在**第一个时钟边沿**采样数据 - $CPHA = 1$：在**第二个时钟边沿**采样数据 - 通过`SPI_CR1`的`CPHA`位配置（引用[4]） #### 二、四种工作模式组合 $$ \begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{模式} & \text{CPOL/CPHA} & \text{数据采样时刻} \\ \hline \text{Mode 0} & 0/0 & \text{SCK上升沿采样} \\ \text{Mode 1} & 0/1 & \text{SCK下降沿采样} \\ \text{Mode 2} & 1/0 & \text{SCK下降沿采样} \\ \text{Mode 3} & 1/1 & \text{SCK上升沿采样} \\ \hline \end{array} $$ > 注：边沿方向由CPOL决定（引用[2][4]） #### 三、STM32配置步骤 1. **禁用SPI** 修改配置前必须先清除`SPI_CR1`的`SPE`位（SPI使能位）（引用[4]）： ```c SPI1->CR1 &= ~SPI_CR1_SPE; // 禁用SPI ``` 2. **设置极性与相位** 根据从设备要求选择模式（以Mode 3为例）： ```c // CPOL=1: 空闲高电平 | CPHA=1: 第二个边沿采样 SPI1->CR1 |= SPI_CR1_CPOL | SPI_CR1_CPHA; ``` 3. **重新使能SPI** ```c SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE; // 使能SPI ``` #### 四、关键注意事项 1. **主从设备必须严格匹配** CPOL/CPHA配置不一致会导致数据采样错位（引用[2][4]） 2. **边沿与极性的对应关系** - 当$CPOL=0$时：第一个边沿=上升沿，第二个边沿=下降沿 - 当$CPOL=1$时：第一个边沿=下降沿，第二个边沿=上升沿 （引用[2]图例） 3. **数据有效性窗口** - $CPHA=0$：数据在第一个边沿**前**需稳定（引用[2]） - $CPHA=1$：数据在第二个边沿**前**需稳定 #### 五、典型配置示例 **场景**：连接SD卡（通常需Mode 0） ```c // Mode 0: CPOL=0, CPHA=0 SPI1->CR1 &= ~(SPI_CR1_CPOL | SPI_CR1_CPHA); ``` > 此时：空闲时SCK=低电平，数据在SCK**上升沿**被采样（引用[3]） #### 六、调试建议 1. 用示波器检查SCK空闲电平是否符合CPOL设置 2. 验证MOSI/MISO数据跳变沿与采样沿的时序关系 3. 检查从设备手册确认其支持的SPI模式
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