SPI 프로토콜 — Master/Slave, CPOL/CPHA, QSPI

# SPI 프로토콜 — Master/Slave, CPOL/CPHA, QSPI

## SPI 기본 구조

SPI(Serial Peripheral Interface)는 **4선 동기식** 직렬 통신 프로토콜입니다.

```
Master                         Slave
  │                              │
  ├──── SCLK (클럭) ─────────────▶│
  ├──── MOSI (Master→Slave) ────▶│
  │◀─── MISO (Slave→Master) ─────┤
  └──── CS/SS (칩 선택, 액티브 LOW)▶│
```

- **SCLK**: Master가 생성하는 동기 클럭
- **MOSI**: Master Out Slave In, 마스터 → 슬레이브 데이터
- **MISO**: Master In Slave Out, 슬레이브 → 마스터 데이터
- **CS**: Chip Select, LOW일 때 해당 슬레이브 활성화

UART와 달리 **클럭 선이 있어** 빠른 속도와 정확한 동기화가 가능합니다.

---

## 다중 슬레이브 연결

```
Master
  │
  ├── SCLK ──────────┬────────────┬────────────┐
  ├── MOSI ──────────┼────────────┼────────────┤
  ├── MISO ──────────┼────────────┼────────────┤
  ├── CS0 ───────────▶Slave0      │            │
  ├── CS1 ────────────────────────▶Slave1      │
  └── CS2 ─────────────────────────────────────▶Slave2
```

CS 핀을 슬레이브별로 따로 두어 원하는 슬레이브만 선택합니다.

---

## CPOL / CPHA — 클럭 모드

SPI 통신에서 가장 혼란스러운 부분이 **클럭 극성(CPOL)** 과 **클럭 위상(CPHA)** 입니다.  
마스터와 슬레이브가 같은 모드를 사용해야 정상 통신됩니다.

### CPOL — 클럭 유휴 상태

```
CPOL = 0: 유휴 상태에서 클럭이 LOW
  유휴: ─────┐    ┌────┐    ┌─────
             └────┘    └────┘

CPOL = 1: 유휴 상태에서 클럭이 HIGH
  유휴: ─────┐    ┌────┐    ┌─────
        ┌────┘    └────┘    └────┐
```

### CPHA — 데이터 샘플링 엣지

```
CPHA = 0: 첫 번째 엣지에서 샘플링 (캡처)
CPHA = 1: 두 번째 엣지에서 샘플링 (캡처)
```

### 4가지 SPI 모드

```
모드  CPOL  CPHA  유휴 클럭  샘플링 엣지
────────────────────────────────────────
 0     0     0    LOW       상승 엣지
 1     0     1    LOW       하강 엣지
 2     1     0    HIGH      하강 엣지
 3     1     1    HIGH      상승 엣지
```

### 타이밍 다이어그램 — Mode 0 (CPOL=0, CPHA=0)

```
CS:   ──┐                            ┌──
        └────────────────────────────┘

CLK:    ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
     ───┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └───
        ↑   ↑   ↑   ↑   ↑   ↑   ↑   ↑
     샘플링 포인트 (상승 엣지)

MOSI: ──┬─D7─┬─D6─┬─D5─┬─D4─┬─D3─┬─D2─┬─D1─┬─D0─┬──
MISO: ──┬─D7─┬─D6─┬─D5─┬─D4─┬─D3─┬─D2─┬─D1─┬─D0─┬──
```

---

## TC37x — QSPI 모듈

TC37x의 SPI는 **QSPI(Queued SPI)** 모듈입니다.  
일반 SPI와 달리 **하드웨어 큐** 기반으로 연속 전송을 자동 처리합니다.

### QSPI 특징

```
+─────────────────────────────────────────+
│              QSPI 모듈                   │
│                                          │
│  TX FIFO (큐)                            │
│  [Job1][Job2][Job3][ ][ ]...             │
│       ↓ 자동으로 순서대로 전송            │
│  [SPI 코어]                              │
│       ↓                                  │
│  CS 자동 제어 (슬레이브별)               │
│  SCLK 생성                               │
│  MOSI/MISO 처리                          │
+─────────────────────────────────────────+
```

- 여러 슬레이브 디바이스에 대한 전송을 큐에 쌓고 순서대로 자동 처리
- 각 큐 항목마다 다른 CS, 다른 속도, 다른 모드 설정 가능
- DMA 연동으로 CPU 개입 최소화

### iLLD — IfxQspi 초기화 예

```c
#include "IfxQspi_SpiMaster.h"

IfxQspi_SpiMaster         g_qspiMaster;
IfxQspi_SpiMaster_Channel g_spiChannel;

void initSpi(void)
{
    IfxQspi_SpiMaster_Config masterConfig;
    IfxQspi_SpiMaster_initModuleConfig(&masterConfig, &MODULE_QSPI0);

// 핀 설정
    const IfxQspi_SpiMaster_Pins masterPins = {
        &IfxQspi0_SCLK_P20_11_OUT, IfxPort_OutputMode_pushPull,
        &IfxQspi0_MTSR_P20_14_OUT, IfxPort_OutputMode_pushPull,  // MOSI
        &IfxQspi0_MRST_P20_12_IN,  IfxPort_InputMode_pullDown,   // MISO
        IfxPort_PadDriver_cmosAutomotiveSpeed3
    };
    masterConfig.pins = &masterPins;

// 인터럽트 설정
    masterConfig.base.txPriority    = ISR_PRIORITY_QSPI0_TX;
    masterConfig.base.rxPriority    = ISR_PRIORITY_QSPI0_RX;
    masterConfig.base.erPriority    = ISR_PRIORITY_QSPI0_ER;
    masterConfig.base.isrProvider   = IfxSrc_Tos_cpu0;

IfxQspi_SpiMaster_initModule(&g_qspiMaster, &masterConfig);

// 채널(슬레이브) 설정
    IfxQspi_SpiMaster_ChannelConfig channelConfig;
    IfxQspi_SpiMaster_initChannelConfig(&channelConfig, &g_qspiMaster);

channelConfig.base.baudrate     = 5000000;        // 5 MHz
    channelConfig.base.spiMode      = SpiIf_Mode_master;
    channelConfig.base.csActiveState = SpiIf_ActiveState_low;

// CS 핀 (GPIO로 소프트웨어 제어 또는 자동)
    const IfxQspi_SpiMaster_Output csPin = {
        &IfxQspi0_SLSO0_P20_13_OUT, IfxPort_OutputMode_pushPull,
        IfxPort_PadDriver_cmosAutomotiveSpeed1
    };
    channelConfig.spiMasterChannelMode = IfxQspi_SpiMasterChannelMode_shortContinuous;
    channelConfig.base.csPin = &csPin.pin;

IfxQspi_SpiMaster_initChannel(&g_spiChannel, &channelConfig);
}

// 데이터 송수신
void spiTransfer(uint8 *txData, uint8 *rxData, uint16 len)
{
    IfxQspi_SpiMaster_exchange(&g_spiChannel, txData, rxData, len);
}
```

---

## CS 제어 주의사항

CS는 전송 전 LOW, 완료 후 HIGH가 원칙입니다.

```
올바른 CS 제어:
CS:  ──┐              ┌──
       └──────────────┘
       ↑              ↑
  전송 시작         전송 완료

잘못된 CS 제어:
CS:  ──┐   ┌──┐   ┌──
       └───┘  └───┘
           ↑
   전송 중간에 CS 토글 → 슬레이브 오동작
```

---

## 정리

| 항목 | 설명 |
|------|------|
| CPOL | 유휴 시 클럭 레벨 (0=LOW, 1=HIGH) |
| CPHA | 샘플링 엣지 (0=첫째, 1=둘째) |
| Mode 0 | CPOL=0, CPHA=0, 가장 일반적 |
| QSPI | TC37x SPI 모듈, 하드웨어 큐 기반 연속 전송 |
| IfxQspi_SpiMaster | QSPI 마스터 iLLD 드라이버 |

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