마이크로 컨트롤러와 주변 장치 간의 데이터 통신을 위해 SPI(Serial Peripheral Interface)는 오랫동안 널리 사용되었습니다. 하지만 데이터 전송 속도가 중요한 애플리케이션에서는 SPI보다 더 빠른 대안을 필요로 합니다. 여기서 등장한 것이 QSPI(Quad SPI)입니다. 이 글에서는 QSPI와 SPI의 차이점을 간단히 정리하고, 텔레다인르크로이 오실로스코프에서 QSPI 디코딩 및 트리거 솔루션에서 어떻게 QSPI 신호를 디코딩할 수 있는지 말씀드리겠습니다.
SPI
SPI는 마스터-슬레이브 구조를 기반으로 한 동기식 직렬 통신 방식입니다. 기본적으로 4개의 신호선을 사용하며, 클럭 신호를 활용하여 데이터를 전송합니다. SPI의 주요 장점은 단순한 구조와 높은 데이터 전송 속도지만, 데이터 전송 시 한 번에 하나의 비트 스트림만 처리할 수 있다는 제한이 있습니다.
QSPI
QSPI(Quad Serieal Peripheral Interface)는 SPI의 확장 버전으로, 한 번에 4개의 데이터 라인을 활용하여 데이터를 병렬로 전송할 수 있습니다. 이를 통해 SPI보다 훨씬 높은 데이터 전송 속도를 제공합니다. 또한, 사용하는 데이터라인 수를 통해 기존의 SPI, Dual SPI와 호환하여 사용할 수 있으며, 각 데이터 라인은 양방향 통신이 가능합니다.
SPI와 QSPI 비교
아래 표는 SPI와 QSPI의 주요 차이점을 정리한 것입니다.
| SPI | QSPI | |
| 데이터 라인 수 | 1 (MISO 또는 MOSI) | 4개 (IO 0 ~ IO 3) |
| 신호 방식 | 싱글 엔디드 | 싱글 엔디드 |
| 멀티드롭 지원 | 가능 (개별적으로 CS# 사용) | 공식 지원 안함 |
| 데이터 방향 | MOSI (Master → Slave) MISO (Slave → Master) |
양방향 (입출력 전환 가능) |
고속 데이터 저장이 필요한 플래시 메모리 인터페이스, 빠른 화면 업데이트가 필요한 OLED 패널과 같은 애플리케이션에서 QSPI가 적용되며, 비교적 간단한 센서 인터페이스나 저속 데이터 전송에서는 SPI만으로도 충분합니다.
QSPI의 전송 모드
QSPI(Quad SPI)에는 여러 가지 데이터 전송 모드가 존재합니다. 각 모드는 데이터 라인의 개수, 명령 전송 방식 및 클럭 에지를 이용한 전송 방식에 따라 구분됩니다. QSPI 전송 모드들은 데이터 전송 방식에 따라 "X-X-X" 형식으로 표기됩니다. X에 표기되는 숫자는 명령(Instruction), 주소(Address), 데이터(Data) 단계에서 사용되는 데이터 라인 수를 나타냅니다.
| 모드 | 표기 | 명령 전송 | 주소 전송 | 데이터 전송 |
| Quad Data | 1S - 1S - 4S | 1 bit (Single Edge) | 1 bit (Single Edge) | 4 bit (Single Edge) |
| Quad IO | 1S - 4S - 4S | 1 bit (Single Edge) | 4 bit (Single Edge) | 4 bit (Single Edge) |
| Fast | 4S - 4S - 4S | 4 bit (Single Edge) | 4 bit (Single Edge) | 4 bit (Single Edge) |
| DDR | 1S - 4D - 4D | 1 bit (Single Edge) | 4 bit (Double Edge) | 4 bit (Double Edge) |
| Fast DDR | 4S - 4D - 4D | 4 Bit (Single Edge) | 4 bit (Double Edge) | 4 bit (Double Edge) |
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출처 - 텔레다인르크로이