SPI'da CPOL ve CPHA nedir? Dört SPI modu arasındaki fark nasıl açıklanır?

SPI, senkron, full-duplex ve master-slave bir protokoldür. Hatlar: SCLK, MOSI (master out), MISO (master in), CS/SS (chip select, genelde aktif-düşük). Adresleme yoktur; her slave için ayrı CS hattı kullanılır. Onlarca MHz hıza çıkabilir ve ACK mekanizması yoktur.

CPOL ve CPHA

• CPOL (Clock Polarity): Boşta saat seviyesi. 0 ise boşta LOW, 1 ise boşta HIGH.
• CPHA (Clock Phase): Verinin hangi kenarda örnekleneceği. 0 ise ilk (leading) kenarda örnekle, 1 ise ikinci (trailing) kenarda örnekle.

Mode 0 ve Mode 3 en yaygın olanlardır; birçok cihaz ikisini de destekler. Mod, slave'in datasheet'indeki timing diyagramından okunur. Yanlış mod seçilirse veri genellikle 1 bit kaymış gelir; bu, mod hatasının tipik belirtisidir.

Pratik notlar

• CS zamanlaması: Bazı cihazlar CS düştükten sonra ilk saat kenarına kadar minimum süre (setup) ister. Bazıları her byte'ta değil, tüm komut boyunca CS'nin LOW kalmasını şart koşar; donanım NSS yönetimi yerine CS'yi GPIO ile kontrol etmek daha esnektir.
• Full-duplex doğası: Okuma yapmak için bile master saat üretmek, yani dummy byte (0xFF veya 0x00) göndermek zorundadır.
• Bit sırası: Genelde MSB önce; LSB-first destekleyen cihazlar vardır.
• Daisy chain: Bazı cihazlar (shift register, LED sürücü) tek CS ile zincirlenebilir.
• MISO paylaşımı: CS'si pasif olan slave MISO'yu high-Z yapmalıdır; yapmayan cihazlar için tampon gerekir.
• Yüksek hızda uzun kablolar ve sinyal bütünlüğü sorun olur; SPI kart içi haberleşme içindir.

uint8_t spi_xfer(uint8_t tx) {
    while (!(SPI1->SR & SPI_SR_TXE));
    *(volatile uint8_t *)&SPI1->DR = tx;
    while (!(SPI1->SR & SPI_SR_RXNE));
    return *(volatile uint8_t *)&SPI1->DR;
}