SPI总线时钟的极性(CPOL)与相位(CPHA)
文章来源:转来转去的不知道是谁的了。。
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 (Clock Polarity) = CPOL = POL = Polarity = (时钟)极性
(2) CKPHA (Clock Phase) = 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(rising edge)或者下降沿(falling edge)
对于一个时钟周期内,有两个edge,分别称为:
(1)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;
(2)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;
本博文采用如下用法:
- 极性=CPOL
- 相位=CPHA
- SCLK=时钟
- 第一个边沿和第二个边沿
CPOL和CPHA,分别都可以是0或时1,对应的四种组合就是:
下面详细介绍。
CPOL极性
CPHA相位
首先说明一点,capture strobe = 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;
我们看上面的图,发现数据 SI 是对应 SCK的第一个时钟沿,再仔细看,数据是在SCK的第一个时钟边沿保持稳定【数据被采样捕获】,在下一个边沿改变【SCK的下降沿数据改变】因此我们得出结论:该系列FLASH 是【数据在第一个时钟沿被采样捕获】或【数据在SPCK 起始边沿捕获,在SPCK下一个边沿改变】
如何判断CPOL和CPHA
如果起始的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)。
(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
最后来看一下S3C2440的SPI的CPOL和CPHA,结合前面讲的理论知识,下面的图就很好理解啦!
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