SPI编程时，时钟相位(CPHA)和时钟极性(CPOL)怎么理解？

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SPI是单片机外设电路中常用的一种通讯方式，适用于近距离通信，通常用于芯片间的通讯，有四根线。在SPI通讯中总线时钟和总线相位也两个比较重要的概念，一般在使用SPI通信时都使用默认设置，所以容易把这两个参数忽略。和大家分享一下SPI通讯、时钟极性以及时钟相位的基础知识。

什么是SPI通讯总线

SPI总线的英文全称为S“Serial Periphral Interface”，意思是串行外设接口，由于通讯距离比较短，适用于芯片级别的短距离通讯。SPI的通讯分为主机和从机，属于高速全双工的总线通讯方式，SPI有四根线，分别为：

• MISO:主设备输入与从设备输出线；
• MOSI:主设备输出与从设备输入线；
• SCK:串行同步时钟信号线；
• SS:从机片选信号线，也用CS来表示。

SPI总线的主机和从机的系统连接图如下图所示。

SPI总线时钟的极性含义解释

SPI的时钟极性用CPOL来表示。SPI总线通讯的时基基准是时钟信号线SCK，SCK既有高电平，又有低电平，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。情况说明如下：

• 当CPOL=0：SCK信号线在空闲时为低电平；
• 当CPOL=1：SCK信号线在空闲时为高电平；

SPI总线时钟的相位含义解释

时钟的相位用CPHA来表示，用来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，至于是上升沿还是下降沿则由CPOL相位极性来表示。下面分两种情况来介绍。如下图所示。

上图表示CPHA=1时的情形，即在SCK时钟的第二个边沿进行数据的采样，至于是上升沿采样还是下降沿采样取决于时钟极性CPOL的值。如果CPHA=1,CPOL=1，则在SCK时钟的第二个边沿为上升沿时进行数据采样。如果CPHA=1,CPOL=0，则在SCK时钟的第二个边沿为下降沿时进行数据采样。

CPHA=0时的情形如下图所示。

上图表示CPHA=0时的情形，即在SCK时钟的第一个边沿进行数据的采样，至于是上升沿采样还是下降沿采样取决于时钟极性CPOL的值。如果CPHA=0,CPOL=1，则在SCK时钟的第一个边沿为下降沿时进行数据采样。如果CPHA=0,CPOL=0，则在SCK时钟的第一个边沿为上升沿时进行数据采样。

总结一下，SPI的时钟极性决定了SCK在空闲时是低电平还是高电平；而相位极性则决定了在第一个边沿还是第二个边沿进行数据采样。SPI的时钟极性CPOL和相位极性CPHA是相互影响相互决定的，以上概念可能很绕口难以理解，但是对SPI进行一次编程之后，所有的内容都好理解了。