cpol和相位coha电路图全解析

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)leading edge=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)trailing edge=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=cphasclk=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极性先说什么是sclk时钟的空闲时刻,其就是当sclk在发送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。其英文精简解释为:clock polarity = idle state of sck。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;
从上图中可以看出,(cpol=0)的sck 波形,它有(传输)8 个脉冲,而在脉冲传输前和完成后都保持在【低电平状态】。此时的状态就是时钟的空闲状态或无效状态,因为此时没有脉冲,也就不会有数据传输。同理得出,(cpol=)1 的图,时钟的空闲状态或无效状态时sck 是保持【高电平的】。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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