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SPI总线CPOL CPHA

时间:12-15 来源:互联网 点击:

ition from Idle to active clock state

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:

When CKP = 0:

CKE=1 => Data transmitted on rising edge of SCK

CKE=0 => Data transmitted on falling edge of SCK

When CKP = 1:

CKE=1 => Data transmitted on falling edge of SCK

CKE=0 => Data transmitted on rising edge of SCK

下面再列出其他一些地方找到的,常见的SPI的四种模式的时序图,供参考:

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)

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-Cost Low-Power 2.4 GHz RF Transceiver的datasheet中SPI的时序图是:

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- 240 RGB x 320 TFT LCD Controller Driver的datasheet中提到:

“SDI is shifted into 8-bit shift register on every rising edge of SCK in the order of data bit 7, data bit 6 …… data bit 0.”

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Blackfin F537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。

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.

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