【详解】SPI中的极性CPOL和相位CPHA是什么以及如何设置

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1、【详解】SPI中的极性CPOL和相位CPHA是什么以及如何设置版本：2011-08-15作者：crifan联系方式：green-waste(at)163.com【背景】最近在看关于SiliconLabs的C8051F347的某个驱动中，关于SPI部分初始化的代码，看到其对于SPI的设置为CPOL=1，CPHA=0，对于CPOL及CPHA的含义不了解，想要搞懂，这两个参数到底是什么意思，以及为何要这么设置。所以才去找了SPI的极性和相位的相关资料，整理如下。【SPI基础知识简介】设备与设备之间通过某种硬件接口通讯，目前存在很多种接口，SPI接口是其中的一种。SPI中分

2、Master主设备和Slave从设备，数据发送都是由Master控制。一个master可以接一个或多个slave。常见用法是一个Master接一个slave，只需要4根线：SCLK：SerialClock，（串行）时钟MISO：MasterInSlaveOut，主设备输入，从设备输出MOSI：MasterOutSlaveIn，主设备输出，从设备输入SS:SlaveSelect，选中从设备，片选SPI由于接口相对简单（只需要4根线），用途算是比较广泛，主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。即一个SPI的Mas

3、ter通过SPI与一个从设备，即上述的那些Flash，ADC等，进行通讯。而主从设备之间通过SPI进行通讯，首先要保证两者之间时钟SCLK要一致，互相要商量好了，要匹配，否则，就没法正常通讯了，即保证时序上的一致才可正常讯。而这里的SPI中的时钟和相位，指的就是SCLk时钟的特性，即保证主从设备两者的时钟的特性一致了，以保证两者可以正常实现SPI通讯。【SPI相关的缩写或说法】先简单说一下，关于SPI中一些常见的说法：SPI的极性Polarity和相位Phase，最常见的写法是CPOL和CPHA，不过也有一些其他写法，简单总结如下：(1)CKPOL(ClockPol

4、arity)=CPOL=POL=Polarity=（时钟）极性(2)CKPHA(ClockPhase)=CPHA=PHA=Phase=（时钟）相位(3)SCK=SCLK=SPI的时钟(4)Edge=边沿，即时钟电平变化的时刻，即上升沿(risingedge)或者下降沿(fallingedge)对于一个时钟周期内，有两个edge，分别称为：Leadingedge=前一个边沿=第一个边沿，对于开始电压是1，那么就是1变成0的时候，对于开始电压是0，那么就是0变成1的时候；Trailingedge=后一个边沿=第二个边沿，对于开始电压是1，那么就是0变成1的时候（即在第一

5、次1变成0之后，才可能有后面的0变成1），对于开始电压是0，那么就是1变成0的时候；本文采用如下用法：极性=CPOL相位=CPHASCLK=时钟第一个边沿和第二个边沿【SPI的相位和极性】CPOL和CPHA，分别都可以是0或时1，对应的四种组合就是：Mode0CPOL=0，CPHA=0Mode1CPOL=0，CPHA=1Mode2CPOL=1，CPHA=0Mode3CPOL=1，CPHA=1单独看这张图，的确很难明白具体含义，所以下面会有更详细的解释。【CPOL极性】先说什么是SCLK时钟的空闲时刻，其就是当SCLK在数发送8个bit比特数据之前和之后的状态，于此对

6、应的，SCLK在发送数据的时候，就是正常的工作的时候，有效active的时刻了。先说英文，其精简解释为：ClockPolarity=IDLEstateofSCK。再用中文详解：SPI的CPOL，表示当SCLK空闲idle的时候，其电平的值是低电平0还是高电平1：CPOL=0，时钟空闲idle时候的电平是低电平，所以当SCLK有效的时候，就是高电平，就是所谓的active-high；CPOL=1，时钟空闲idle时候的电平是高电平，所以当SCLK有效的时候，就是低电平，就是所谓的active-low；【CPHA相位】首先说明一点，capturestrobe=latch

7、=read=sample，都是表示数据采样，数据有效的时刻。相位，对应着数据采样是在第几个边沿（edge），是第一个边沿还是第二个边沿，0对应着第一个边沿，1对应着第二个边沿。对于：CPHA=0，表示第一个边沿：对于CPOL=0，idle时候的是低电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿；对于CPOL=1，idle时候的是高电平，第一个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；CPHA=1，表示第二个边沿：对于CPOL=0，idle时候的是低电平，第二个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；对于CPOL=1，idle时候的是高电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿