一種專(zhuān)用SPI從設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)

摘 要：串行外圍設(shè)備接口SPI(serial Peripheral Interface)總線(xiàn)技術(shù)是M0t0r0la公司推出的一種全雙工、同步、串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。它能夠?qū)崿F(xiàn)在微控制器之間或微控制器與外部設(shè)備之間通信，具有接口線(xiàn)少、通訊效率高等特點(diǎn)，在集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。結(jié)合基于特定應(yīng)用場(chǎng)合的sPI從設(shè)備設(shè)計(jì)，提出了IP設(shè)計(jì)的基本概念，介紹了集成電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括需求分析、設(shè)計(jì)仿真、物理實(shí)現(xiàn)等在內(nèi)的主要流程，并分析了實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)、驗(yàn)證可靠性的一般方法。

l 引 言

串行外圍設(shè)備接口SPI(Se al Peripheral Interface)總線(xiàn)技術(shù)是Motomla公司推出的一種全雙工、同步、串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。它能夠?qū)崿F(xiàn)在微控制器之間或微控制器與外部設(shè)備之間通信，具有接口線(xiàn)少、通訊效率高等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)給出的是利用Vemog HDL實(shí)現(xiàn)的SPI總線(xiàn)硬IP。該IP是根據(jù)SPI接口在射頻無(wú)線(xiàn)通信RF芯片中的具體應(yīng)用開(kāi)發(fā)的全定制專(zhuān)用IP，完成外部控制器與RF芯片問(wèn)的數(shù)據(jù)交互。

2 SPI總線(xiàn)概述

SPI串行總線(xiàn)包括4個(gè)信號(hào)線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)(ScK)、主機(jī)輸入／從機(jī)輸出線(xiàn)(MIS0)、主機(jī)輸出／從機(jī)輸入線(xiàn)(M0sI)、低電平有效的使能信號(hào)線(xiàn)(NcS)。SCK靠主機(jī)和數(shù)據(jù)流來(lái)驅(qū)動(dòng)；MOSI數(shù)據(jù)線(xiàn)從主機(jī)輸出數(shù)據(jù)，作為從機(jī)的輸人數(shù)據(jù)；MIsO數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送從機(jī)輸出數(shù)據(jù)，作為主機(jī)的輸人數(shù)據(jù)；NCs控制線(xiàn)用于從機(jī)選擇控制。僅需3～4根信號(hào)線(xiàn)即可擴(kuò)展具有sPI接口的各種I／0器件。其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SPI總線(xiàn)具有以下特點(diǎn)：

1)連線(xiàn)較少，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。并行總線(xiàn)擴(kuò)展方法通常需要8根數(shù)據(jù)線(xiàn)、8～l6根地址線(xiàn)、2～3根控制線(xiàn)。而這種設(shè)計(jì)，僅需4根數(shù)據(jù)和控制線(xiàn)即可完成并行擴(kuò)展所實(shí)現(xiàn)的功能。

2)器件統(tǒng)一編址，并與系統(tǒng)地址無(wú)關(guān)，操作SPI獨(dú)立性好。

3)器件操作遵循統(tǒng)一的規(guī)范，使系統(tǒng)軟硬件具有良好的通用性。

圖l 典型SPI系統(tǒng)組成