在 SPI 中，主機可以選擇時鐘極性和時鐘相位。在空閑狀態期間，CPOL 為設置時鐘信號的極性。空閑狀態是指傳輸開始時 CS
為高電平且在向低電平轉變的期間，以及傳輸結束時 CS 為低電平且在向高電平轉變的期間。CPHA 為選擇時鐘相位。

根據CPHA位的狀態，使用時鐘上升沿或下降沿來采樣和/或移位數據。主機必須根據從機的要求選擇時鐘極性和時鐘相位。根據 CPOL 和 CPHA
位的選擇，有四種SPI 模式可用。表1顯示了這 4 種 SPI 模式。

表1.通過CPOL和CPHA選擇SPI模式

圖2至圖5顯示了四種SPI模式下的通信示例。在這些示例中，數據顯示在MOSI和MISO線上。傳輸的開始和結束用綠色虛線表示，采樣邊沿用橙色虛線表示，移位邊沿用藍色虛線表示。請注意，這些圖形僅供參考。要成功進行SPI通信，用戶須參閱產品數據手冊并確保滿足器件的時序規格。

圖2給出了SPI模式0的時序圖。在此模式下，時鐘極性為0，表示時鐘信號的空閑狀態為低電平。此模式下的時鐘相位為0，表示數據在上升沿采樣（由橙色虛線顯示），并且數據在時鐘信號的下降沿移出（由藍色虛線顯示）。

圖2. SPI模式0，CPOL = 0，CPHA = 0：CLK空閑狀態 = 低電平，數據在上升沿采樣，并在下降沿移出

圖3給出了SPI模式1的時序圖。在此模式下，時鐘極性為0，表示時鐘信號的空閑狀態為低電平。此模式下的時鐘相位為1，表示數據在下降沿采樣（由橙色虛線顯示），并且數據在時鐘信號的上升沿移出（由藍色虛線顯示）。

圖3. SPI模式1，CPOL = 0，CPHA = 1：CLK空閑狀態 = 低電平，數據在下降沿采樣，并在上升沿移出

圖4. SPI模式2，CPOL = 1，CPHA = 1：CLK空閑狀態 = 高電平，數據在下降沿采樣，并在上升沿移出

圖4給出了SPI模式2的時序圖。在此模式下，時鐘極性為1，表示時鐘信號的空閑狀態為高電平。此模式下的時鐘相位為1，表示數據在下降沿采樣（由橙色虛線顯示），并且數據在時鐘信號的上升沿移出（由藍色虛線顯示）。

圖5. SPI模式3，CPOL = 1，CPHA = 0：CLK空閑狀態 = 高電平，數據在上升沿采樣，并在下降沿移出

圖5給出了SPI模式3的時序圖。在此模式下，時鐘極性為1，表示時鐘信號的空閑狀態為高電平。此模式下的時鐘相位為0，表示數據在上升沿采樣（由橙色虛線顯示），并且數據在時鐘信號的下降沿移出（由藍色虛線顯示）。