SPI时钟模式的配置
S P I时钟模式的配置集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
【S P I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=CPHA
SCLK=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=0
Mode1CPOL=0,CPHA=1
Mode2CPOL=1,CPHA=0
Mode3CPOL=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:ClockPolaritySelectbit
1=Idlestateforclock(CK)isahighlevel
0=Idlestateforclock(CK)isalowlevel
所以不多解释。
（2）CKE是ClockEdgeSelect，就是相位=CPHA：
CKE:SPIClockEdgeSelectbit
1=TransmitoccursontransitionfromactivetoIdleclockstate
0=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=>DatatransmittedonrisingedgeofSCK
CKE=0=>DatatransmittedonfallingedgeofSCK
WhenCKP=1:
CKE=1=>DatatransmittedonfallingedgeofSCK
CKE=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：
CC2500-Low-CostLow-Power2.4GHzRFTransceiver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-
bitshiftregisteroneveryrisingedgeofSCKintheorderofdatabi t7,databit6……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】
1.IT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。