图4-12所示为LPC2138硬件SPI接口4种不同数据传输格式的时序。该时序图描述的是8位数据传输，时序图分成了3个部分。第一部分描述SCK和SSEL信号；第二部分描述CPHA=0时的MOSI和MISO信号；第三部分描述CPHA=1时的MOSI和MISO信号。

在时序图的第一部分需要注意两点：第一，时序图包含了CPOL置为0和1的情况；第二，SSEL信号的激活和未激活，当SPI接口为从机时SSEL用作器件的片选信号。

图4-12 SPI数据传输格式（CPHA=0和CPHA=1）

SPI数据和时钟的相位关系如表4-26所列。该表汇集了CPOL和CPHA的每一种设定。

表4-26 SPI数据和时钟的相位关系

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8位数据传输的起始和停止，依据器件是主机还是从机以及CPHA变量的设置。当器件为主机时，传输的起始由准备发送1个字节数据的主机启动，此时，主机可激活时钟并开始传输。当传输的最后一个时钟周期结束时，传输结束。当器件为从机并且CPHA=0时，传输在SSEL信号激活时开始，并在SSEL变为高电平时结束；当器件为从机且CPHA=1时，如果该器件被选择，传输从第一个时钟沿开始，并在数据采样的最后一个时钟沿结束。

SPI数据传输过程中可能发生以下异常状况：

①读溢出。当SP模块内部读缓冲区包含没有读出的数据，而新的传输已经完成，就会发生读溢出。SPIF位置位表示读缓冲区包含了有效数据。当一次传输结束时，SPI模块需要将接收到的数据移到读缓冲区。如果SPIF位置位（读缓冲区已满），新接收到的数据将会丢失，同时状态寄存器的读溢出（ROVR）位将置位。

②写冲突。SPI总线接口与内部移位寄存器之间没有写缓冲区，因而在SPI数据传输过程当中，从传输启动时开始，直到SPIF置位时读取状态寄存器为止，不能向SPI数据寄存器写入数据。如果在这段时间内写SPI数据寄存器，写入的数据将会丢失，同时状态寄存器中的写冲突位（WCOL）将置位。

③模式错误。SSEL信号在SPI模块为主机时必须无效，不能用作GPIO。当SPI模块为主机时，如果SSEL信号被激活（将SSEL变为低电平），表示有另外一个主机将该器件选择为从机，这种状态称为模式错误。当检测到一个模式错误时，状态寄存器的模式错误位（MODF）位置位，SPI信号驱动器关闭，SPI转换为从模式。

④从机中止。如果SSEL信号在传输结束之前变为高电平，则从传输将被认为中止。此时，正在处理的发送或接收数据都将丢失，状态寄存器的从机中止（ABRT）位将置位。