在主设备的时钟驱动下，数据位如何定向移动？SPI有四种工作模式。下面首先介绍两个概念：CPOL（Clock Polarity时钟极性）与CPHA（Clock Phase时钟相位）。
SPI通信的过程分为空闲时刻和通信时刻，如果SCLK在数据发送之前和之后的空闲状态是高电平，那么CPOL＝1；相反，如果空闲状态下的SCLK是低电平，那么CPOL＝0。
SPI在通信过程中，在时钟SCLK的驱动下移动数据。移位寄存器都是在时钟边沿进行采样，采样分上升沿采样和下降沿采样两种方式。为了区分，规定：当CPHA＝0时，MOSI或MISO数据线上的信号将会在SCLK时钟线的“奇数边沿”采样；当CPHA＝1时，数据线在SCLK的“偶数边沿”采样。这时读者会产生疑问，为什么不直接规定上升沿还是下降沿采样呢？这是因为一个时钟周期必定包含了一个上升沿和一个下降沿，但这两个沿的先后并无规定，而且因为数据从产生到稳定需要一定时间。如果主机在上升沿输出数据到MOSI上，从机就只能在下降沿去采样这个数据了；反之，如果一方在下降沿输出数据，那么另一方就必须在上升沿采样这个数据。CPHA＝1表示数据的输出是在一个时钟周期的第一个沿（奇数）上。至于这个沿是上升沿还是下降沿，这要视CPOL的值而定；若CPOL＝1，则为下降沿；反之就是上升沿。那么数据的采样自然就是在第二个沿（偶数）上了。这里使用了奇偶的方法进行区别。
由于CPOL与CPHA的不同，SPI产生了四种工作模式，如表9-1所示。
表9-1 SPI的四种工作模式
例如，CPOL＝1，CPHA＝1，它的时序图如图9-4所示。SS信号为高电平代表空闲，此时SCLK为高电平；当SS信号为低电平时，代表通信中（非空闲），此时数据在偶数边沿采样（如图9-4中第二个边沿）。(www.xing528.com)
图9-4 模式3下SPI数据传递时序图
图9-5罗列出其他三种模式的时序图，读者通过与表9-1进行对比可以看出区别。这说明，在通信过程中，主从设备需按照统一的模式进行工作，才能有效地完成数据的交换。
图9-5 其他模式下SPI数据传递时序图
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