SPI 驱动的四种模式区别

最新推荐文章于 2025-04-21 19:40:24 发布
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分类专栏： Linux内核驱动开发 文章标签： 单片机 嵌入式硬件 linux
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本文详细介绍了SPI通信接口的四种工作时序模式，包括CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）参数如何决定数据采样时机，以及它们在不同模式下的具体应用。

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以时钟信号和数据信号之间的相位关系，SPI的4种工作时序模式如下：

CPOL表示时钟信号的初始电平的状态，CPOL为0表示时钟信号初始状态为低电平，为1表示时钟信号的初始电平是高电平。

另外，CPHA来表示在那个时钟沿采样数据，CPHA为0表示在首个时钟变化沿采样数据，而CPHA为1则表示要在第二个时钟变化沿来采样数据。

内核用CPOL和CPHA的组合来表示当前SPI需要的工作模式：

  • CPOL＝0，CPHA＝1        模式0
  • CPOL＝0，CPHA＝1        模式1
  • CPOL＝1，CPHA＝0        模式2
  • CPOL＝1，CPHA＝1        模式3
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提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档 SPI 工作模式 原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ll148305879/article/details/91433089 经常忘记SPI4种工作模式，学了忘了，现在记下方便以后查阅。 在芯片资料上极性和相位一般表示为CPOL（Clock POLarity）和CPHA(Clock PHAse), 极性和相位组合成4种工作模式。 CPOL CPHA MODE0 0 0 MODE1 0 1 MODE2 1 0 MODE3
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### SPI 的四种模式详解及其应用场景 SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种同步串行通信接口，用于短距离通信，主要在嵌入式系统中使用。它支持全双工数据传输，在主机和从机之间交换数据流。 #### 四种工作模式的定义 SPI 协议的工作模式由两个参数决定：时钟极性 (CPOL) 和时钟相位 (CPHA)，它们的不同组合形成了四种工作模式： | **CPOL** | **CPHA** | **模式编号** | |----------|-----------|---------------| | 0 | 0 | 模式 0 | | 0 | 1 | 模式 1 | | 1 | 0 | 模式 2 | | 1 | 1 | 模式 3 | 以下是每种模式的具体描述以及其特点[^2]： --- #### 模式 0 (CPOL=0, CPHA=0) - **时钟极性 (CPOL)**: 非激活状态下的时钟信号为低电平。 - **时钟相位 (CPHA)**: 数据在第一个时钟边沿采样（上升沿），第二个时钟边沿发送数据。 - **典型应用**: 常用于简单的传感器读取操作，因为它的时序相对容易实现。 --- #### 模式 1 (CPOL=0, CPHA=1) - **时钟极性 (CPOL)**: 非激活状态下的时钟信号为低电平。 - **时钟相位 (CPHA)**: 数据在第二个时钟边沿采样（下降沿），第一个时钟边沿发送数据。 - **典型应用**: 当设备需要更复杂的时序控制时适用，比如某些音频编解码器。 --- #### 模式 2 (CPOL=1, CPHA=0) - **时钟极性 (CPOL)**: 非激活状态下的时钟信号为高电平。 - **时钟相位 (CPHA)**: 数据在第一个时钟边沿采样（下降沿），第二个时钟边沿发送数据。 - **典型应用**: 这种模式适合于高速数据传输场景，尤其是在噪声较大的环境中。 --- #### 模式 3 (CPOL=1, CPHA=1) - **时钟极性 (CPOL)**: 非激活状态下的时钟信号为高电平。 - **时钟相位 (CPHA)**: 数据在第二个时钟边沿采样（上升沿），第一个时钟边沿发送数据。 - **典型应用**: 广泛应用于存储设备的数据交互，因为它可以提供更高的稳定性和可靠性。 --- #### 应用场景分析 不同硬件设备可能对 SPI 工作模式有不同的需求，因此选择合适的工作模式至关重要。以下是一些常见应用场景的例子： 1. **传感器数据采集** - 使用模式 0 或模式 1 是较为普遍的选择，因其简单易实现。 2. **显示屏驱动** - 显示屏通常要求较高的稳定性，可能会采用模式 3 来减少误触发的可能性。 3. **SD卡或其他存储介质** - 存储设备往往倾向于使用模式 3，以确保数据传输过程中的可靠性和抗干扰能力。 4. **无线模块通信** - 对于一些高频无线模块，为了适应快速变化的环境，可以选择模式 2 提供更强的抗噪性能。 --- ### 示例代码展示 下面是一个基于 Python 的伪代码示例，演示如何配置 SPI 接口并切换到指定模式： ```python import spidev def configure_spi(mode): spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) # 打开总线 0 设备 0 spi.mode = mode # 设置 SPI 模式 spi.max_speed_hz = 500000 # 设置最大频率为 500kHz return spi # 切换至模式 3 spi_interface = configure_spi(3) print(f"Configured SPI to Mode {spi_interface.mode}") ``` 此代码片段展示了如何通过 `spidev` 模块设置特定的 SPI 模式，并调整其他相关参数。 ---
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