SPI（Serial Peripheral Interface）是一種廣泛使用的串行通信協(xié)議，由摩托羅拉公司在20世紀(jì)80年代提出。它主要用于在主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。SPI的工作機(jī)制基于主從架構(gòu)，其中主設(shè)備控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序和速度。

SPI協(xié)議定義了四種不同的傳輸模式，每種模式對(duì)應(yīng)不同的時(shí)鐘極性（CPOL）和時(shí)鐘相位（CPHA）。這四種模式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的哪一邊沿進(jìn)行采樣和改變。了解這些模式對(duì)于正確配置SPI通信非常重要。以下是對(duì)SPI四種傳輸模式的詳細(xì)分析：

SPI傳輸模式

SPI的傳輸模式是由兩個(gè)主要參數(shù)決定的：

時(shí)鐘極性（CPOL）：

CPOL = 0：時(shí)鐘信號(hào)的空閑狀態(tài)為低電平。

CPOL = 1：時(shí)鐘信號(hào)的空閑狀態(tài)為高電平。

時(shí)鐘相位（CPHA）：

CPHA = 0：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)邊沿（上升沿或下降沿）被捕獲，第二個(gè)邊沿用于數(shù)據(jù)的改變。

CPHA = 1：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的第二個(gè)邊沿被捕獲，個(gè)邊沿用于數(shù)據(jù)的改變。

根據(jù)這些參數(shù)的組合，SPI協(xié)議有四種傳輸模式：

模式0（CPOL = 0, CPHA = 0）：

時(shí)鐘極性：空閑時(shí)鐘狀態(tài)為低電平。

時(shí)鐘相位：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿被捕獲，在下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)變化。

應(yīng)用場(chǎng)景：廣泛用于許多SPI設(shè)備，常見(jiàn)的一種模式。

模式1（CPOL = 0, CPHA = 1）：

時(shí)鐘極性：空閑時(shí)鐘狀態(tài)為低電平。

時(shí)鐘相位：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿被捕獲，在上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)變化。

應(yīng)用場(chǎng)景：一些設(shè)備可能需要此模式來(lái)配合特定的時(shí)序要求。

模式2（CPOL = 1, CPHA = 0）：

時(shí)鐘極性：空閑時(shí)鐘狀態(tài)為高電平。

時(shí)鐘相位：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿被捕獲，在上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)變化。

應(yīng)用場(chǎng)景：在某些硬件設(shè)計(jì)和設(shè)備中使用。

模式3（CPOL = 1, CPHA = 1）：

時(shí)鐘極性：空閑時(shí)鐘狀態(tài)為高電平。

時(shí)鐘相位：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿被捕獲，在下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)變化。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于需要高電平時(shí)鐘空閑狀態(tài)的設(shè)備。

工作機(jī)制

SPI的工作機(jī)制包括以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

數(shù)據(jù)傳輸：

在主設(shè)備發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，SPI通過(guò)數(shù)據(jù)線（MOSI）將數(shù)據(jù)從主設(shè)備傳送到從設(shè)備，同時(shí)從設(shè)備通過(guò)MISO線將數(shù)據(jù)傳回主設(shè)備。

數(shù)據(jù)傳輸以字節(jié)為單位，或者按照設(shè)備協(xié)議的要求進(jìn)行傳輸。

時(shí)鐘信號(hào)：

主設(shè)備生成時(shí)鐘信號(hào)（SCLK），以同步數(shù)據(jù)的傳輸。時(shí)鐘信號(hào)的頻率和邊沿定義了數(shù)據(jù)的采樣和傳輸時(shí)機(jī)。

選擇信號(hào)：

主設(shè)備通過(guò)片選線（SS/CS）選擇特定的從設(shè)備進(jìn)行通信。在多個(gè)從設(shè)備的情況下，主設(shè)備使用不同的片選信號(hào)選擇目標(biāo)從設(shè)備。

數(shù)據(jù)同步：

在數(shù)據(jù)傳輸期間，主設(shè)備和從設(shè)備必須使用相同的SPI模式，以確保數(shù)據(jù)的正確性和同步。模式的配置必須在通信開(kāi)始之前進(jìn)行一致設(shè)置。