深入理解 SPI 通信中的时钟极性与相位（CPOL 与 CPHA）
概述
在 SPI（串行外设接口）通信中，CPOL（ 时钟极性）和 CPHA（ 时钟相位）是两个关键的寄存器配置位，用于定义时钟信号的行为。虽然“极性”和“相位”听起来非常抽象，但我们可以通过时序图和实际含义来形象理解它们的作用。
SPI 总线的时钟极性（CPOL）
时钟极性决定了 SPI 总线在空闲状态下（即没有数据传输时）时钟线的电平状态。
- CPOL = 0
：空闲时钟为 低电平，也就是说传输数据时从 上升沿开始。
- CPOL = 1
：空闲时钟为 高电平，意味着传输从 下降沿开始。
如下图：
SPI 总线的时钟相位（CPHA）
时钟相位决定了 数据是在第一个还是第二个跳变沿被采样。
- CPHA = 0
：在第一个跳变沿采样数据。
- CPHA = 1
：在第二个跳变沿采样数据。
如图：
至于跳变沿究竟是上升沿还是下降沿，这取决于 CPOL。记住， CPHA 只决定是哪个跳变沿采样。
SPI 的四种工作模式
根据 CPOL 和 CPHA 的不同组合，SPI 定义了四种标准工作模式，分别称为 模式 0 ~ 模式 3：
| 模式 | CPOL | CPHA | 描述说明 |
| 模式 0 | 0 | 0 | 空闲时为低电平， 第一个上升沿 采样数据 |
| 模式 1 | 0 | 1 | 空闲时为低电平， 第二个下降沿 采样数据 |
| 模式 2 | 1 | 0 | 空闲时为高电平， 第一个下降沿 采样数据 |
| 模式 3 | 1 | 1 | 空闲时为高电平， 第二个上升沿 采样数据 |
模式 0（CPOL=0, CPHA=0）
空闲时：时钟线为 低电平
- 第一个跳变沿：上升沿
- 数据采样：第一个上升沿
效果图：数据在第一个上升沿采样，随后在下降沿更新下一位。
模式 1（CPOL=0, CPHA=1）
- 空闲时：时钟线为低电平
- 第一个跳变沿：上升沿
- 数据采样：第二个跳变沿（下降沿）
效果图：第一个跳变沿用于准备数据，第二个跳变沿（下降沿）用于采样。
模式 2（CPOL=1, CPHA=0）
- 空闲时：时钟线为高电平
- 第一个跳变沿：下降沿
- 数据采样：第一个跳变沿（下降沿）
效果图：数据在第一个下降沿采样，在下一个上升沿准备下一位。
模式 3（CPOL=1, CPHA=1）
- 空闲时：时钟线为高电平
- 第一个跳变沿：下降沿
- 数据采样：第二个跳变沿（上升沿）
效果图：第一个跳变沿准备数据，第二个跳变沿（上升沿）采样数据。
参考：SPI总线传输的4种模式 - 广漠飘羽 - 博客园 (cnblogs.com