在SPI中，主機可以選擇時鐘極性和時鐘相位。在空閒狀態期間，CPOL位設定時鐘訊號的極性。空閒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位選擇時鐘相位。根據CPHA位的狀態，使用時鐘上升沿或下降沿來取樣或移位資料。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。

圖1 SPI模式0，CPOL =0，CPHA =0

在上圖中，資料顯示在MOSI和MISO線上。傳輸的開始和結束用綠色虛線表示，取樣邊沿用橙色虛線表示，移位邊沿用藍色虛線表示。

CS為高電平且在向低電平轉變是傳輸開始，這期間是空閒狀態。因為模式0空閒狀態時鐘是低電平，所以可以看見圖中第一條綠色的線就是表現的這個。模式0資料在上升沿取樣在下降沿移出，意思是從機在上升沿讀取主機發過來的資料，下降沿從機向主機發送資料。所以圖中的橙色虛線和藍色虛線也就是表現的這個。

圖2 SPI模式1，CPOL =0，CPHA =1

圖3 SPI模式2，CPOL =1，CPHA =1

圖4 SPI模式3，CPOL =0，CPHA =1

不同模式，所展現的就跟表4-1一致，理解了模式0的時序圖，其他模式的時序圖就理解了。