SPI时钟模式的配置.pdf

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 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 Master 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(ClockPolarity)=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【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=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；此处，再多解释一下可能会遇到的 CKP 和 CKE，其是 Microchip 的 PIC 系列芯片中的说法。

1）CKP 是 ClockPolaritySelect，就是极性=CPOL：CKP，虽然名字和 CPOL 不一样，但是都是指时钟相位的选择，定义也一样：CKP:ClockPolaritySelectbit1=Idlestateforclock(CK)isahighlevel0=Idlestateforclock(CK)isalowlevel所以不多解释2）CKE 是 ClockEdgeSelect，就是相位=CPHA：CKE:SPIClockEdgeSelectbit1=TransmitoccursontransitionfromactivetoIdleclockstate0=TransmitoccursontransitionfromIdletoactiveclockstate意思是1=（数据）传输发生在时钟从有效状态转到空闲状态的那一时刻0=（数据）传输发生在时钟从空闲状态转到有效状态的那一时刻其中，数据传输的时刻，即图中标出的“数据transmit 传输的时刻” ，很明显，该时刻是一个时钟和下一个时钟之间交界的地方，对应的不论是上升沿还是下降沿，都与我们前面提到的CPHA=数据采样的时刻，的边沿方向所相反。

所以，此处的 CKE，正好与 CPHA 相反所以，CKP 和 CKE 所对应的取值的含义为：WhenCKP=0:CKE=1=>DatatransmittedonrisingedgeofSCKCKE=0=>DatatransmittedonfallingedgeofSCKWhenCKP=1:CKE=1=>DatatransmittedonfallingedgeofSCKCKE=0=>DatatransmittedonrisingedgeofSCK【如何看懂和记忆 CPOL 和 CPHA】所以，关于在其他地方介绍的，看似多么复杂难懂难记忆的CPOL 和 CPHA，其实经过上面解释，就肯容易看懂了：去看时序图，如果起始的始终 SCLK 的电平是 0，那么 CPOL=0，如果是 1，那么 CPOL=1，然后看数据采样时刻，即时序图数据线上的数据那个矩形区域的中间所对应的位置，对应到上面SCLK 时钟的位置，对应着是第一个边沿或是第二个边沿，即 CPHA 是 0 或 1 （对应的是上升沿还是还是下降沿，要根据对应的 CPOL 的值，才能确定） 即：（1）如何判断 CPOL：SCLK 的空闲时候的电压，是 0 还是 1，决定了 CPOL 是 0 还是 1；（2）如何判断 CPHA：而数据采样时刻对应着的 SCLK 的电平，是第一个边沿还是第二个边沿，对应着 CPHA 为 0 还是 1。

SCLK 的极性，相位，边沿之间的内在逻辑关系SCLK 空闲时刻电压低电平CPOL=0高电平CPOL=1数据采样时刻，SCLK 的 edge 是第一个还是第二个第一个边沿CPHA=0上升沿（开始的电平是低电压 0，而第一个边沿，只能是从 0 变到 1，即上升沿）下降沿第二个边沿CPHA=1 下降沿上升沿（开始电平是高电平1，第二个边沿，肯定是从低电平0 变到高电平 1，因为第一个边沿肯定是从高电平 1，变到低电平 0）【软件中如何设置 SPI 的极性和相位】SPI 分主设备和从设备，两者通过 SPI 协议通讯而设置 SPI 的模式，是从设备的模式，决定了主设备的模式所以要先去搞懂从设备的 SPI 是何种模式， 然后再将主设备的 SPI 的模式， 设置和从设备相同的模式，即可正常通讯对于从设备的 SPI 是什么模式，有两种：（1）固定的，有 SPI 从设备硬件决定的SPI 从设备，具体是什么模式，相关的datasheet 中会有描述，需要自己去datasheet 中找到相关的描述，即：关于 SPI 从设备，在空闲的时候，是高电平还是低电平，即决定了 CPOL 是 0 还是 1；然后再找到关于设备是在上升沿还是下降沿去采样数据，这样就是，在定了 CPOL 的值的前提下，对应着可以推算出 CPHA 是 0 还是 1 了。

举例 1：的 datasheet 中 SPI 的时序图从图中可以看到，最开始的SCLK 和结束时候的 SCLK，即空闲时刻的SCLK，是低电平，推导出 CPOL=0，然后可以看到数据采样的时候，即数据最中间的那一点，对应的是 SCLK 的第一个边沿，所以 CPHA=0（此时对应的是上升沿） 举例 2：SSD1289-240RGBx320TFTLCDControllerDriver 的 datasheet 中提到：“SDIisshiftedinto8-bitshiftregisteroneveryrisingedgeofSCKintheorderofdatabit7,databit6……databit0.”意思是，数据是在上升沿采样，所以可以断定是 CPOL=0，CPHA=0，或者 CPOL=1，CPHA=1 的模式，但是至于是哪种模式按理来说，接下来应该再去确定 SCLK 空闲时候是高电平还是低电平，用以确定 CPOL 是 0 还是 1，但是 datasheet 中没有提到这点所以，此处，目前不太确定，是两种模式都支持，还是需要额外找证据却确定 CPOL 是 0 还是 1.（2）可配置的，由软件自己设定从设备也是一个 SPI 控制器，4 种模式都支持，此时只要自己设置为某种模式即可。

然后知道了从设备的模式后，再去将 SPI 主设备的模式，设置为和从设备模式一样，即可对于如何配置 SPI 的 CPOL 和 CPHA 的话， 不多细说， 多数都是直接去写对应的 SPI 控制器中对应寄存器中的 CPOL 和 CPHA 那两位，写 0 或写 1 即可举例：此处遇到的 C8051F347 中的 SPI 就是一个 SPI 的 controller 控制器， 即支持软件配置 CPOL 和 CPHA的值，四种模式都支持，此处C8051F347 作为 SPI 从设备，设置了CPOL=1，CPHA=0 的模式，因此，此处对应主芯片 BlackfinF537 中的 SPI 控制器，作为 Master 主设备，其 SPI 的模式也要设置为CPOL=1，CPHA=0待解决问题】对于软件去如何设置主设备（和从设备） 的 CPOL 和 CPHA 的值，是搞懂了，知道两者要匹配才可以正常通讯，但是对于CPOL 和 CPHA 这四种模式，不同的模式之间，相对来说有何优缺点，比如是否哪种模式更稳定，数据更不容易出错等等，还是不清楚【总结】方面的资料，国内的，还是把问题讲明白的太少，想搞懂问题，还是得去找英文的。

2.有问题，指望别人，还是不行的，凡事还是得指望自己，才有用。