SPI协议的的四种通信模式以及时序图

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，用于在微控制器（MCU）和外部设备之间进行高速数据传输。SPI的通信模式主要依赖于时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA），它们决定了数据传输的时序。SPI协议一共定义了四种通信模式，每种模式的不同之处在于时钟极性和时钟相位的设置。

SPI四种通信模式

SPI的通信模式由时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）决定。它们的组合产生了四种模式：

1. 模式 0（CPOL = 0, CPHA = 0）

   时序描述：

   • 时钟极性（CPOL）: 0 表示时钟线在空闲时保持低电平。
   • 时钟相位（CPHA）: 0 表示数据在时钟的上升沿（奇数边沿）采样，并在下降沿（偶数边沿）输出。
   • SCK空闲时为低电平。
   • 数据在时钟的上升沿被采样。

2. 模式 1（CPOL = 0, CPHA = 1）

   时序描述：

   • 时钟极性（CPOL）: 0，时钟线在空闲时为低电平。
   • 时钟相位（CPHA）: 1 表示数据在时钟的下降沿（偶数边沿）采样，并在上升沿（奇数边沿）输出。
   • SCK空闲时为低电平。
   • 数据在时钟的下降沿被采样。

3. 模式 2（CPOL = 1, CPHA = 0）

   时序描述：

   • 时钟极性（CPOL）: 1，时钟线在空闲时保持高电平。
   • 时钟相位（CPHA）: 0 表示数据在时钟的下升沿（奇数边沿）采样，并在上降沿（偶数边沿）输出。
   • SCK空闲时为高电平。
   • 数据在时钟的上升沿被采样。

4. 模式 3（CPOL = 1, CPHA = 1）

   时序描述：

   • 时钟极性（CPOL）: 1，时钟线在空闲时为高电平。
   • 时钟相位（CPHA）: 1 表示数据在时钟的上降沿（偶数边沿）采样，并在下升沿（奇数边沿）输出。
   • SCK空闲时为高电平。
   • 数据在时钟的下降沿被采样。

SPI通信协议时序图

模式1举例说明：

总结

SPI有四种通信模式（背过）：

时钟极性CPOL : 设置时钟空闲时的电平

当CPOL = 0 ，SCK引脚在空闲状态保持低电平；

当CPOL = 1 ，SCK引脚在空闲状态保持高电平。

时钟相位CPHA ：设置数据采样时的时钟沿

当 CPHA=0 时，MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的奇数边沿被采样

当 CPHA=1时， MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的偶数边沿被采样

SPI中时钟的极性和相位的作用是什么？

1. SPI的时钟极性用来表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。
2. SPI的相位决定何时进行信号采样，在第一个跳变沿还是第二个跳变沿。

数据线被采样，都是等待数据线变化稳定半个时钟周期进行采样。

通信模式的设置：

由CPOL及CPHA的不同状态，SPI分成了四种模式，主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯，因此通常主机要按照从机支持的模式去设置