📚 课程目录第3章 SPI工作模式

第三章：SPI工作模式——CPOL和CPHA的四种组合

SPI的极性（CPOL）和相位（CPHA）这俩参数，新手看了头大，老手也容易翻车。我这些年调过的SPI设备少说也有几十种，踩过的坑能排成串。

说白了，CPOL决定时钟空闲时的电平。CPHA决定数据在时钟的哪个边沿被采集。两两组合，正好四种模式。

CPOL = 0，空闲低。CPOL = 1，空闲高。这个好记。

CPHA = 0，时钟的第一个动作（从空闲跳变到有效）用来锁存。CPHA = 1，时钟的第二个动作（从有效跳变回空闲）用来锁存。

我当年犯过的错

我曾经把一个CPHA=0的从机，配成了CPHA=1，结果数据全是乱的。示波器上波形看着像那么回事，但读出来的字节对不上。后来发现手册里写着“Data is latched on the first edge”，我愣是没当回事。从那以后我再也不敢只看波形猜模式了。

模式	CPOL	CPHA	空闲时钟	数据采样边沿	常见从机芯片举例
模式0	0	0	低	上升沿（第一个边沿）	大多数通用SPI Flash、SD卡
模式1	0	1	低	下降沿（第二个边沿）	某些ADC、DAC
模式2	1	0	高	下降沿（第一个边沿）	部分温度传感器
模式3	1	1	高	上升沿（第二个边沿）	很多微控制器内部SPI外设

这里有个规律：模式0和模式3，采样边沿都是上升沿。模式1和模式2，采样边沿都是下降沿。区别就在空闲电平上。

下面这个SVG图把四种模式的时钟和数据关系画出来了。我建议你存下来，写代码之前看一眼。

打开从机数据手册，找到时序图那一页。看两个地方：

举个例子。你拿一个SPI Flash芯片，手册上写“Data is shifted on the rising edge of SCLK”。如果空闲时SCLK是低，那就是模式0。如果空闲时SCLK是高，那就是模式3。

我个人的习惯

调新板子时，我一般先把主机配成模式0。因为绝大多数器件默认支持模式0。如果通信不正常，我再试着切模式3（都一样是上升沿采样，只是空闲电平不同）。

不同MCU配置方式不一样，但思路一致。以STM32的HAL库为例：

// SPI句柄初始化
hspi1.Init.CLKPolarity     = SPI_POLARITY_LOW;   // CPOL = 0
hspi1.Init.CLKPhase        = SPI_PHASE_1EDGE;    // CPHA = 0
// 这就是模式0

// 如果你想用模式1（CPOL=0, CPHA=1）：
hspi1.Init.CLKPolarity     = SPI_POLARITY_LOW;
hspi1.Init.CLKPhase        = SPI_PHASE_2EDGE;

// 模式2（CPOL=1, CPHA=0）：
hspi1.Init.CLKPolarity     = SPI_POLARITY_HIGH;
hspi1.Init.CLKPhase        = SPI_PHASE_1EDGE;

// 模式3（CPOL=1, CPHA=1）：
hspi1.Init.CLKPolarity     = SPI_POLARITY_HIGH;
hspi1.Init.CLKPhase        = SPI_PHASE_2EDGE;

避坑小贴士

我曾经遇到过一款国产温度传感器，手册上写着“支持模式0和模式3”。我试了模式0，能读，但偶尔丢一个字节。换成模式3，稳如老狗。后来查勘误表才发现——芯片内部逻辑对下降沿触发有微小的保持时间裕量问题。所以多试一种模式，有时候能救命。

如果你手头有逻辑分析仪（我每次都开），抓一段SCLK和CS的波形，看CS拉低之后第一个时钟跳变的方向：

再看片选释放时SCLK是啥电平：如果和空闲一致，基本就能确认。

嗯，这章就到这。四种模式，说穿了就是自由组合两个只有0/1的开关。关键是要和从机芯片的时序图对上号。调通一次，以后就快了。