SPI接口的verilog实现

SPI接口的verilog实现
SPI接口的verilog实现

SPI接口的verilog实现

项目中使用的许多器件需要SPI接口进行配置,比如PLL:ADF4350,AD:AD9627,VGA:AD8372等,根据SPI协议,站长编写了一个简单的SPI读写程序,可以进行32为数据的读写(读者可以修改程序中数字使其变成16位或8位读写,也可以将读写位数参数化),可以设置SPI SCLK 相对于主时钟的分频比。

【SPI程序】

/* SPI interface module V1.0 一些语句做了简单的英文注释*/

module spi_master(addr, in_data, out_data, rd, wr, cs, clk, miso, mosi, sclk);

input wire [1:0] addr;

input wire [31:0] in_data;

output reg [31:0] out_data;

input wire rd;

input wire wr;

input wire cs;

input wire clk;

inout miso;

inout mosi;

inout sclk;

reg sclk_buffer = 0;

reg mosi_buffer = 0;

reg busy = 0;

reg [31:0] in_buffer = 0;

reg [31:0] out_buffer = 0;

reg [7:0] clkcount = 0;

reg [7:0] clkdiv = 0;

reg [6:0] count = 0;

always@(cs or rd or addr or out_buffer or busy or clkdiv)

begin

out_data = 32'bx;

if(cs && rd)//selected and read

begin

case(addr)

2'b00: begin out_data = out_buffer; end // read data received by SPI interface

2'b01: begin out_data = {31'b0, busy}; end // read 'busy' flag of SPI interface

2'b10: begin out_data = clkdiv; end // read 'clkdiv' number of SPI

endcase

end

end

always@(posedge clk)

begin

if(!busy) //SPI interface is not busy

begin

if(cs && wr) //selected and write

begin

case(addr)

2'b00: begin in_buffer = in_data; busy = 1'b1; end //write in_data to SPI Buffer and let 'busy' flag on 2'b10: begin clkdiv = in_data; end //write 'clkdiv' number to SPI

endcase

end

end

else

begin

clkcount = clkcount + 1;

if(clkcount >= clkdiv) //every clkdiv*period(clk) time send one bit by SPI

begin

clkcount = 0;

if((count % 2) == 0) // change data in negtive sclk

begin

mosi_buffer = in_buffer[31];

in_buffer = in_buffer << 1;

end

if(count > 0 && count < 65) //32 periods

begin

sclk_buffer = ~sclk_buffer;

end

count = count + 1;

if(count > 65)

begin

count = 0;

busy = 1'b0;

end

end

end

end

always@(posedge sclk_buffer)

begin

out_buffer = out_buffer << 1;

out_buffer[0] = miso; //read data from pin 'miso'

end

assign sclk = sclk_buffer;

assign mosi = mosi_buffer;

endmodule

【SPI程序testbench】

/*

SPI module testbench V1.0

Loujianquan

2009.7.20

*/`timescale 1ns/1ns

module spi_master_tb();

reg [1:0] addr;

reg [31:0] in_data;

wire [31:0] out_data;

reg rd;

reg wr;

reg cs;

reg clk;

tri1 miso;

wire mosi;

wire sclk;

spi_master uut(addr, in_data, out_data, rd, wr, cs, clk, miso, mosi, sclk); integer counter = 0;

initial

begin

// Init

addr = 0;

in_data = 0;

rd = 0;

wr = 0;

cs = 0;

clk = 0;

// Set CLK_DIV

addr = 2;

in_data = 0;

wr = 1;

cs = 1;

#20;

addr = 0;

in_data = 0;

wr = 0;

cs = 0;

#20;

// Output from 0 to 255

for(counter = 0; counter < 256; counter = counter + 1) begin

addr = 0;

in_data = counter;

wr = 1;

cs = 1;

#20;

addr = 0;

in_data = 0;

wr = 0;

cs = 0;

#20;

// Poll Busy signal

addr = 1;

cs = 1;

rd = 1;

#20;

while(out_data[0] == 1'b1)

begin

#20;

end

cs = 0;

#20;

end

$stop;

end

always begin clk = ~clk; #10; end endmodule

【仿真波形】

ISE仿真结果

SPI接口设计与实现

SPI接口设计与实现 SPI(SerialPeripheralInterface)总线是一种同步串行外设接口,它 可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI总线应用广泛,已经成为很多器件的标准配置,可以直接和各个厂家生产的 多种标准外围器件直接接口。其它常用的串行接口还有I2C、UART这 两种接口,这三种接口互有优缺点。与I2C接口相比,SPI接口速度更快、协议更简单、并且是全双工的,但连线也相对多一些。与UART接口相比,SPI更灵活,因为其使用主设备的时钟进行同步,所以两个比特之间 的时间间隔可以是任意的。在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻 址操作,且为全双工通信,显得简单高效。 1SPI总线工作原理 SPI总线一般以主/从模式工作,通常有一个主设备和一个或多个从设备,数据传输由主机控制,典型SPI结构框图如图1所示。SPI总线包含四条信号线,分别是sclk、miso、mosi和cs,其中,sclk为数据传输时钟,由主机产生;miso是从机输出,主机输入数据线;mosi是主机输出, 从机输入数据线;cs是从设备片选信号,由主机控制,当连接多个从设备时,通过该信号选择不同的从设备。SPI总线是按字节发送数据的,主机和从机内部都包含一个8位串行移位寄存器,在时钟信号控制下,寄存 器内的数据由高到低输出至各自的数据线,8个时钟后,两个寄存器内的数据就被交换了。如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的一个字节,就必须发送一个空字节来引发从机 的传输。当主机发送一个连续的数据流时,可以进行多字节传输,在这 种传输方式下,从机的片选端必须在整个传输过程中保持低电平。 根据串行同步时钟极性和相位不同,SPI有四种工作方式。时钟极性(CPOL)为0时,同步时钟的空闲状态为低电平,为1时,同步时钟的空闲 状态为高电平。时钟相位(CPHA)为0时,在同步时钟的第一个跳变沿采 样数据,为1时,在同步时钟的第二个跳变沿采样数据。因为主设备时

用GPIO模拟SPI协议的实现

一SPI协议概括 SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议,比如AT91RM9200. SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI (数据输入),SDO(数据输出),SCK(时钟),CS(片选)。 (1)SDO –主设备数据输出,从设备数据输入 (2)SDI –主设备数据输入,从设备数据输出 (3)SCLK –时钟信号,由主设备产生 (4)CS –从设备使能信号,由主设备控制

其中CS是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因,由SCK提供时钟脉冲,SDI,SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。这样,在至少8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),就可以完成8位数据的传输。 要注意的是,SCK信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于SPI的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而SPI允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为SCK时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议:因为SPI的数据输入和输出线独立,所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同,主要是数据改变和采集的时间不同,在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义,具体请参考相关器件的文档。

基于verilog的SPI设计

武汉理工大学本科学生毕业设计(论文)开题报告

目录 摘要.................................................................................. I Abstract ............................................................................. II 1 绪论.. (3) 1.1课题研究背景 (3) 1.2 SPI研究目的及意义 (4) 1.3 本章小结 (4) 2 SPI原理分析 (5) 2.1 SPI介绍 (5) 2.2 SPI工作模式 (6) 2.3 SPI传输模式 (6) 2.4 SPI协议 (7) 2.5 本章小结 (8) 3 方案论证 (10) 3.1在51系列单片机系统中实现 (10) 3.2 用可编程逻辑器件设计SPI (11) 3.3 本章小结 (11) 4 SPI的电路设计 (12) 4.1 SPI设计系统的功能 (12) 4.2 SPI各部分具体实现 (12) 4.2.2 SPI系统中所用的寄存器 (13) 4.2.3 SPI速率控制 (14) 4.2.4 SPI控制状态机 (14) 4.2.5 SPI程序设计流程图 (15) 4.3 SPI仿真及开发板上调试验证分析 (16) 4.3.1 仿真分析 (16) 4.3.2开发板上调试 (18) 4.4 本章小结 (20) 5 论文总结 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23) 附录1 (24) 附录2 (28)

摘要 随着专用集成电路(ASIC)设计技术的进步以及超大规模集成电路(VLSI)工艺技术的飞速发展,以及其价格的日益降低,采用FPGA编程的硬件电路来实现诸如SPI接口也日益切实可行,相对软件实现具有更好的优点。SPI接口是一种常用的标准接口,由于其使用简单方便且节省系统资源,很多芯片都支持该接口,SPI接口主要应用在EEPROM,FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间等等。 由于SPI接口是一种事实标准,并没有标准协议,大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的,但正因为没有确切的版本协议,不同厂家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别,容易引起歧义,有的甚至无法互联(需要用软件进行必要的修改)。本文基于一种使用较为普遍的协议来进行设计,并参照Motorola公司的MC68HC11A8单片机中的SPI模块定义来设计的简化的SPI接口,用Verilog语言进行编写设计,并在ISE 软件上进行设计仿真,并在基于Xlinx公司的Spartan-3E芯片的Digilent公司出品的Nexys2开发板上用在线逻辑分析仪chipscope进行板上调试验证观察结果,并完成实现功能,并具有一些独创性的设计。 关键词:FPGA Verilog SPI协议 chipscope ISE

veriolg实现spi总线

从机模块slave_spi.v连接有ram,模拟CA T25010芯片存储数据,用rden,wren,data,address 进行通信,CAT25010芯片具体通信协议可参考起使用说明。 module slave_spi(clk,rst,cs,sck,si,so,rden,wren,data,address,data_send); input clk,rst,cs,sck; input si; input [7:0] data_send; //读取外部ram的数据,用于发送 output rden,wren; output [7:0] data; //写入外部ram的数据 output [7:0] address; //写入外部ram的数据的地址 output so; reg rden,wren; reg [7:0] data; reg [7:0] address; reg [7:0] data_in; reg [7:0] addr_in; reg [7:0] data_send_buff; reg so_buff,link_so; reg [4:0] s_state; reg [3:0] read_state; reg [7:0] opecode; reg [3:0] readin_bit; wire so; assign so = link_so? so_buff:1'bz; parameter read_code=8'b0000_0011, write_code=8'b0000_0010; parameter idle=5'b00001, s_opecode=5'b00010, s_address=5'b00100, s_write=5'b01000, s_read=5'b10000; parameter bit7=4'b0010, bit6=4'b0011,

spi协议简介

SPI基本原理与结构 串行外围设备接口(SPI)是由Motorola公司开发的、用来在微控制器和外围设备芯片之间实现数据交换的低成本、易使用接口。与标准的串行接口不同,SPI是一个同步协议接口,全双工通信,所有的传输都参照一个共同的时钟,这个同步时钟信号由主机产生。接收数据的外设使用时钟对串行比特流的接收进行同步化。其传输速度可达几Mb/s。 SPI主要使用4个信号:MISO(主机输入/从机输出)、MOSI(主机输出/从机输入)、SCLK(串行时钟)、或(外设片选或从机选择)。 MISO信号由从机在主机的控制下产生。信号用于禁止或使能外设的收发功能。 为高电平时,禁止外设接收和发送数据;为低电平时,允许外设接收和发送数据。图1所示是微处理器通过SPI与外设连接的示意图。 主机和从机都有一个串行移位寄存器,主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机,从机也将自己的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机(如图2所示)。这样,两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。

如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的一个字节,就必须发送一个空字节来引发从机的传输。 当主机发送一个连续的数据流时,有些外设能够进行多字节传输。多数具有SPI接口的存储芯片就以这种方式工作。在这种传输方式下,从机的片选端必须在整个传输过程中保持低电平。此时,一次传输可能会涉及到成千上万字节的信息,而不必在每个字节的数据发送的前后都去检测其起始位和结束位,这正是同步传输方式优于异步传输方式的原因所在。 虽然SPI有以上优点,然而在图像传输中却很少用到,原因主要是其抗干扰能力差。 SPI采用的是单端非平衡的传输方式,即传输的数据位的电压电平是以公共地作为参考的。 在这种传输方式中,对于已进入信号中的干扰是无法消除和减弱的。而信号在传输过程中总会受到干扰,而且距离越长干扰越严重,以致于信号传输产生错误。在这种条件下,信号传输就变得毫无意义了。另外,由于单端非平衡传输方式以公共地作为参考点,地线作为信号回流线,因此也存在信号电流。当传输线两端的系统之间存在交流电位差时,这个电位差将直接窜到信号中,形成噪声干扰。所以,为了解决抗干扰问题,通常采用平衡传输(balanced transmission)方式,这里采用比较常见的RS-422。 SPI[浏览次数:约8495次] ?由于SPI(setial peripheralinterface)总线占用的接口线少,通信效率高,并且支持大部分处理器芯片,因而是一种理想的选择。SPI是利用4根信号线进行通信的串行接口协议,包括主/从两种模式。4个接口信号为:串行数据输入(MISO,主设备输入、从设备输出)、串行数据输出(M OSI,主设备输出、从设备输入)、移位时钟(SCK)、低电平有效的从设备使能信号(cs)。SPI最大的特点是由主设备时钟信号的出现与否来确定主/ 从设备间的通信。一旦检测到主设备的时钟信号,数据开始传输。 目录 ?SPI工作方式简介 ?SPI的数据传输 ?SPI用户逻辑 ?SPI基本原理与结构 SPI工作方式简介

【SoCVista】SPI总线接口的SOPC模块设计与实现

SPI 总线接口的SoPC 模块设计与实现 廖彬彬,张福洪,尚俊娜 (杭州电子科技大学通信工程学院 浙江杭州 310018) 摘 要:SPI 总线接口是Motorola 公司提出的一种全双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备。可编程片上系统是Altera 公司提出的一种灵活、高效的SoC 解决方案,So PC 模块间的互联使用了Avalon 交换式总线。基于Avalon 交换式总线接口规范,利用Verilog HDL 硬件描述语言实现SPI 总线接口的硬件设计,编写SPI 接口模块在 N IOS Ⅱ系统中的驱动程序。在Modelsim 中对SPI 接口的硬件设计进行功能和时序仿真;在FP GA 开发板上构建了实际的N IOS Ⅱ系统,验证SPI 接口的So PC 模块;仿真和验证结果正确,满足设计要求。 关键词:可编程片上系统;串行外设接口;Verilog 硬件描述语言;FP GA ;N IOS Ⅱ 中图分类号:TN402;TP302 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)022013204 Design and Implement of SoPC Modular for SPI Bus Interface L IAO Binbin ,ZHAN G Fuhong ,SHAN G J unna (School of Communication Engineering ,Hangzhou Dianzi University ,Hangzhou ,310018,China ) Abstract :Serial peripheral interface bus is a synchronous serial data link standard designed by Motorola which operates in full duplex mode ,it allows communication between micro processor and peripheral devices.So PC (System on Programmable Chip )is a kind of flexible and high performance SoC solution designed by Altera.The So PC system interconnect fabric is Aval 2on switch fabric.The SPI interface based on Avalon switch fabric using Verilog HDL (Hardware Description Language )is de 2signed and implemented.And then a device driver of SPI interface modular for NIOS Ⅱsystem is written.The f unction and timing simulation in Modelsim are also presented.A prototype N IOS Ⅱsystem on FP GA development board is built to verify this modular.Results of simulation and verification satisfy the design requirement. K eywords :system on programmable chip ;serial peripheral interface ;Verilog HDL ;FP GA ;N IOS Ⅱ 收稿日期:2007207231 1 引 言 可编程片上系统(System on Programmable Chip , So PC )是Altera 公司提出的一种灵活、高效的SoC 解决方 案,是一种特殊的嵌入式微处理器系统,他是将软件和硬件集成到单个可编程逻辑器件平台中,同时获得软件的灵活性以及硬件的高性能优势,并且他是可编程系统,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件在系统可编程的功能。 SPI 总线接口(Serial Peripheral Interface )是Motorola 公司提出的一种全双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备,是一种3线总线结构,接口信号线少,实现简单,应用非常广泛。 本文给出的是通过Verilog HDL 硬件描述语言实现 SPI 总线的So PC 模块设计,并编写该模块在NIOS Ⅱ系 统中的驱动程序。 2 SPI 总线接口与Avalon 交换式总线简介2.1 SPI 总线接口 SPI 总线接口最早由Motorola 公司提出,他是一种全 双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备。SPI 接口一般由4根信号线组成,1根串行时钟线(SCL K )、2根数据线主机输入/从机输出线(MISO )和主机输出/从机输入线(MOSI ),还有一根是低电平有效的从机选择线(SS )。 SPI 接口总线上的数据传送是通过串行时钟SCL K 进行同步。SCL K 信号由SPI 主机端产生,通过串行时钟线(SCL K )传到SPI 从机,从而实现串行数据的同步传送。 MISO 和MOSI 的功能取决于其是作为主机还是从机。 当作为主机时,MISO 是输入,MOSI 是输出,作为从机时刚好相反。其应用通常是一个SPI 主机连接一个或多个 SPI 从机。 SPI 接口的数据传输有4种不同的传输模式,由SPI 控制寄存器中CPOL 和CP HA 位来选择当前传输模式, 如表1所示。 3 1

基于CPLD的SPI接口设计

基于CPLD 的SP I 接口设计 D esign i ng SP I I n terface ba sed on CPLD 何永泰 (楚雄师范学院 楚雄 675000) 【摘 要】 根据SP I 同步串行接口的通信协议,介绍了在X ilinx Coo lR unnct XPLA 3CPLD 中利用V HDL 语言实现SP I 接口的设计原理和编程思想,通过用此接口,使得那些没有SP I 接口功能的微处理器和微控制器,也能通过SP I 接口与外围设备进行数据交换。 【关键词】 SP I 接口,CPLD ,接口扩展,接口设计,串行接口 ABSTRACT A cco rding to comm un icati on p ro toco l of SP I synch ronou s serial in terface ,th is paper p resen ts the design theo ry and p rogramm ing idea of i m p lem en ting SP I in terface w ith V HDL language in X ilinx Coo lR unner XPLA 3CPLD .T h is in terface can be u sed to data exchange w ith peri pheral apparatu s fo r m icrop rocesso r and m icrocon tro ller w h ich have no t SP I in terface functi on .KEYWOR D S SP I in terface ,CPLD ,in terface expan si on ,in terface design ,serial in terface 1 SP I 总线接口协议 SP I (Seri on Perp heral In terface )总线接口是一个 全双工,同步串行数据接口。许多微处理器,微控制器和外部设备具有这个接口。它能够实现在微控制器之间或微控制器与外部设备之间通信。SP I 总线通常有4条线组成,即:串行时钟线(SCK )、主机输出从机输入 线(M O S I )、 主机输入从机输出线(M ISO )和从机选择线SS N 。SCK 靠主机和数据流来驱动。M O S I 数据线从主机输出数据作为从机的输入数据。M ISO 数据线传送从机输出的数据作为主机的输入数据。在大多数情况下,使用一个SP I 作为主机,它控制数据向1个或几个从机传送。主机驱动数据从它的SCK 和M O S I 端到各从机的SCK 和M O S I 端,被选择的从机驱动数据从它的M ISO 端到主机的M ISO 端。SS N 控制线用于从机选择控制。 SCK 的相位和极性能改变SP I 的数据格式,时钟极性CPOL =‘0’,串行数据的移位操作由时钟正脉冲触发,时钟极性CPOL =‘1’,串行数据的移位操作由负脉冲触发;时钟相位CPHA =‘0’, 串行数据的移位 图1 CPHA =‘0’时SP I 的数据转换时序图 操作由时钟脉冲前沿触发,时钟相位CPHA =‘1’,串行数据的移位操作由时钟脉冲后沿触发。时钟相位CPHA =‘0’时SP I 的数据转换时序图如图1所示。 在图1中SCK 信号在第一个SCK 周期中的前半周期无效,在这种模式中,SS 的下降沿示意数据传送的开始,因此,SS 在连续串行字节之间必须被取反和重新申明。时钟相位CPHA =‘1’时SP I 的数据转换时序图如图2所示。 在图2中SCK 信号从无效电平到有效电平的第一边沿意味着在这种模式下数据传送的开始,SS 信号能保持有效的低电平在连续串行字节之间,这种模式用于只有一个主机和一个从机的系统中。 在SP I 传送数据时,8位数据从一个SP I 接口移出时,另一个SP I 接口也开始移出8位数据,这样主机的8位移位寄存器和从机的8位移位寄存器可以被看作是16移位寄存器,16位移位寄存器移动8个位置就实现了在主机和从机之间交换数据。基于CPLD 的SP I 接口设计中,从SP I 总线上接收的数据被保存在一个接收寄存器中,发送的数据被写到一个发送寄存器中 。 图2 CPHA =‘1’时SP I 的数据转换时序图 3 20040414收到,20040724改回 33 何永泰,男,1970年生,讲师,在读硕士,研究方向:电子工程设计。 ? 72?第17卷 第10期 电脑开发与应用 (总497)

SPI通信协议(SPI总线)学习

SPI通信协议(SPI总线)学习 各位读友大家好!你有你的木棉,我有我的文章,为了你的木棉,应读我的文章!若为比翼双飞鸟,定是人间有情人!若读此篇优秀文,必成天上比翼鸟! SPI通信协议(SPI总线)学习1、什么是SPI?SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术,是一种高速的,全双工,同步的通信总线。2、SPI优点支持全双工通信通信简单数据传输速率块3、缺点没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据,所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。4、特点1):高速、同步、全双工、非差分、总线式2):主从机通信模式5、协议通信时序详解1):SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。(1)SDO/MOSI –主设备数据输出,从设备数据输入;(2)SDI/MISO –主设备数据输入,从设备数据输出;(3)SCLK –时钟信号,由主设备产生;(4)CS/SS –从设备使能信号,由主设备控制。当有多个从设备的时候,因为每个从设备上都有一个片选引脚接入到主设备机中,当我们的主设备和某个从设备通信时将需要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。2):需要说明的是,我们SPI通信有4种不同的模式,不

同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式,这是不能改变的;但我们的通信双方必须是工作在同一模式下,所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置,通过CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)来控制我们主设备的通信模式,具体如下:Mode0:CPOL=0,CPHA=0Mode1:CPOL=0,CPHA=1Mode2:CPOL=1,CPHA=0Mode3:CPOL=1,CPHA=1时钟极性CPOL 是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态,时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在第几个边沿:CPOL=0,表示当SCLK=0时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于高电平时CPOL=1,表示当SCLK=1时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于低电平时CPHA=0,表示数据采样是在第1个边沿,数据发送在第2个边沿CPHA=1,表示数据采样是在第2个边沿,数据发送在第1个边沿例如:CPOL=0,CPHA=0:此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据采样是在第1个边沿,也就是SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在上升沿,数据发送是在下降沿。CPOL=0,CPHA=1:此时空闲态时,SCLK 处于低电平,数据发送是在第1个边沿,也就是SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在下降沿,数据发送是在上升沿。CPOL=1,CPHA=0:此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据采集是在第1个边沿,也就是SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在下降沿,数据发送是在上升沿。CPOL=1,CPHA=1:此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据发送是在第

SPI接口详细说明

SPI 串行外设接口总线,最早由Motorola提出,出现在其M68系列单片机中,由于其简单实用,又不牵涉到专利问题,因此许多厂家的设备都支持该接口,广泛应用于外设控制领域。 SPI接口是一种事实标准,并没有标准协议,大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的。但正因为没有确切的版本协议,不同家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别,容易引起歧义,有的甚至无法直接互连(需要软件进行必要的修改)。 虽然SPI接口的内容非常简单,但本文仍将就其中的一些容易忽视的问题进行讨论。 SPI ( Serial Peripheral Interface ) SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口,采用主从模式(Master Slave)架构;支持多slave模式应用,一般仅支持单Master。 时钟由Master控制,在时钟移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后(MSB first);SPI 接口有2根单向数据线,为全双工通信,目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。 SPI接口信号线 SPI接口共有4根信号线,分别是:设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。 设备选择线SS-(Slave select,或CS-)

SS-线用于选择激活某Slave设备,低有效,由Master驱动输出。只有当SS-信号线为低电平时,对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。 SCLK:同步时钟信号线, SCLK用来同步主从设备的数据传输,由Master驱动输出,Slave设备按SCK的步调接收或发送数据。 串行数据线: SPI接口数据线是单向的,共有两根数据线,分别承担Master到Slave、Slave到Master的数据传输;但是不同厂家的数据线命名有差别。 Motorola的经典命名是MOSI和MISO,这是站在信号线的角度来命名的。 MOSI:When master, out line; when slave, in line MISO:When master, in line; when slave, out line 比如MOSI,该线上数据一定是Master流向Slave的。因此在电路板上,Master的MOSI引脚应与Slave的MOSI引脚连接在一起。双方的MISO也应该连在一起,而不是一方的MOSI连接另一方的MISO。 不过,也有一些产家(比如Microchip)是按照类似SDI,SDO的方式来命名,这是站在器件的角度根据数据流向来定义的。 SDI:串行数据输入 SDO:串行数据输出 这种情况下,当Master与Slave连接时,就应该用一方的SDO连接另一个方的SDI。 由于SPI接口数据线是单向的,故电路设计时,数据线连接一定要正确,必然是一方的输出连接另一方的输入。 其实这个问题本来很简单的,但由于不同厂家产品的命名习惯可能不同,因此还需小心,以免低级出错。 数据传输的时序模式

SPI总线协议

原文:SanDisk Secure Digital Card - Product Manual Version 2.2 (Document No. 80-13-00169 September 2004)第5章 SPI总线协议译者:醇酒。请尊重我的劳动,勿抄袭和修改本文中的内容,若文中翻译有不妥之处,请Email:chunjiu○https://www.360docs.net/doc/625824786.html,处指正,不胜感激! SD卡规格书第五章 SPI总线协议 译者注:

SPI总线协议目录 5.1. SPI总线协议 5.1.1. 模式选择 5.1.2. 总线传送保护 5.1.3. 数据的读取 5.1.4. 数据写入 5.1.5. 擦除和写保护处理 5.1. 6. 读取CID/CSD寄存器 5.1.7. 复位顺序 5.1.8. 时钟控制 5.1.9. 错误条件 5.1.9.1. CRC和无效指令 5.1.9.2. 读取、写入和擦除的超时情形 5.1.10.存储器阵列分布 5.1.11. 卡的锁定/解锁 5.1.12. 特殊用途的命令集 5.1.13. 版权保护命令集 5.2. SPI命令设置 5.2.1. 命令格式 5.2.2. 命令类 5.2.2.1. 详细的命令描述 5.2.3.应答 5.2.3.1 R1 的格式 5.2.3.2. R1b的格式 5.2.3.3. R2的格式 5.2.3.4. R3 的格式 5.2.3.5. 数据应答 5.2.4. 数据标记 5.2.5.数据错误标记 5.2. 6. 清除状态位 5.3. 卡寄存器 5.4. SPI总线时序图解 5.4.1. 命令 / 应答 5.4.2. 数据读取 5.4.3. 数据写入 5.4.4. 时钟数值 5.5. SPI 电气接口 5.6. SPI总线操作条件(环境) 5.7.总线时钟 附录: 英文特殊命令表 英文通用命令表 存储器阵列图 产品规格表 主控制器设计参考(简介,无实际内容)

FPGA设计中DAC7512控制的Verilog实现

FPGA设计中DAC7512控制的Verilog实现 一,概述 DAC7512是一个12-BIT,串行接口的DAC。低功耗,RAIL-TO-RAIL输出,SOT23-6封装。3线串行端口最高工作频率可以达到30MHZ,并兼容SPI,QSPI,MICROWIRE等总线。 DAC7512没有专用的基准电压输入,直接把VDD和GND作为基准电压,12BIT的分辨率,其输出电压为VOUT = VDD * D/4096。其中D是12BIT电压数值。 SOT23-6封装的DAC7512的引脚图如下。 DAC7512具有3线串行端口,其信号定义如下所示: 对DAC7512来讲,在总线上只会接收控制器发出的16BIT的数字信号(2BIT 无效数据,2bit控制数据和12bit(信号幅值数据)。所以对于控制器来讲,在总线操作上,只需要串行写这一种操作。 总线串行写操作在SYNC的下降沿开始。16 bit的数据在SCLK的下降沿被依次送入到DAC7512内部的移位寄存器中。从功耗的角度上讲,如果SYNC在空闲状态保持低电平,则有利于功耗的降低,但从总线操作的角度上讲,需要SYNC的下降沿来启动一次传输。

下面的图和表是总线操作的时序要求: 二,总线控制器的设计 根据总线控制器的特性,采用状态机来实现总线控制器的设计。从上面DAC7512的操作时序上来看,用一个三状态的状态机实现总线控制器是比较好的选择。在系统初始化或者没有数据传输时,系统处于空闲状态(DAC_IDLE),为了降低功耗,在这个状态下,SYNC信号为低电平;当有数据需要传输时,先进入DAC_PRE状态,在这个状态下,使SYNC信号为高电平,DAC_PRE状态保持的时间最短为SYNC需要保持为高电平的时间,即上图的T8,在VDD为3.6V~5.5V的时候,为33ns;当DAC_PRE状态结束时,进入DAC_DATA状态,在这个状态下,依次把16bit数据送到总线上去。

spi_和接口设计

SPI 接口的设计 第二章介绍了模数转换器的可编程控制架构,其中可编程控制功能的实现需要分成两部分:一部分为SPI 接口电路,以及其根据部寄存器存储的数据产生的控制信号;另一部分是具体的电路受控模块。本章将介绍接口与数字逻辑电路的设计,包括应用于本模数转换器的SPI 接口与数字逻辑电路的设计、综合以及仿真验证。 3.1 数据通信接口 3.1.1 串行通信 基本的通信方式有两种:并行通信和串行通信。并行通信是指数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输。 串行通信指要传送的数据或信息按一定的格式编码,然后在单根线上,按位的先后顺序进行传送。接收数据时,每次从单根线上按位接收信息,再把它们拼成一个字符,送给CPU (Central Processing Unit )做进一步的处理。收发双方必须保持字符同步,以使接收方能从接收的数据比特流中正确区分出与发送方相同的一个一个字符。串行通信只需要一条传输信道,易于实现,是目前主要采用的一种通信方式,它具有通信线少以及传送距离远等优点。 串行通信时,按数据的传送的方向可以分为单工、半双工和全双工等三种方式。 (1)单工(Simplex ):数据线仅能向一个方向传输数据,两个设备进行通信时,一边只能发送数据,另一边只能接收数据。 (2)半双工(Half Duplex ):数据可在两个设备间向任一个方向传输,但因为只有一根传输线,故同一时间只能向一个方向传输数据,不能同时收发。 (3)全双工(Full Duplex ):对数据的两个传输方向采用不同的通路,可以同时发送和接收数据, 串行通信有两种基本工作方式:异步方式和同步方式。采用异步方式(Asynchronous )时,数据发送的格式如图3-1所示。不发送数据时,数据信号线呈现高电平,处于空闲状态。当有数据要发送时,数据信号线变成低电平,并持续一位的时间,用于表示字符的开始,称为起始位。起始位之后,在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据,最低有效位0D 最先出现。采用不同的编码方案,待发送的每个字符的位数就不同。当字符用ASCII 码表示时,数据位占7位(60~D D )。在数据位的后面有一个奇偶校验位,其后有停止位,用于指示字符的结束。停止位可以是一位也可以是一位半或两位。可见,用异步方式发送一个7位的ASCII 码字符时,实际需发送10位、10.5位或11位信息。如

spi协议实例

竭诚为您提供优质文档/双击可除 spi协议实例 篇一:spi协议 一spi协议概括 spi,是英语serialperipheralinterface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。是motorola首先在其 mc68hcxx系列处理器上定义的。spi接口主要应用在eepRom,Flash,实时时钟,ad转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。spi,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为pcb的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议,比如at91Rm9200. spi的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于spi的设备共有的,它们是sdi(数据输入),sdo(数据输出),sck (时钟),cs(片选)。 (1)sdo–主设备数据输出,从设备数据输入

(2)sdi–主设备数据输入,从设备数据输出 (3)sclk–时钟信号,由主设备产生 (4)cs–从设备使能信号,由主设备控制 其中cs是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个spi设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道spi是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是sck时钟线存在的原因,由sck 提供时钟脉冲,sdi,sdo则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过sdo线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。这样,在至少8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),就可以完成8位数据的传输。 要注意的是,sck信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于spi的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而spi允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为sck时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对sck时钟线

SPI串行总线接口的Verilog实现

SPI串行总线接口的Verilog实现 摘要:集成电路设计越来越向系统级的方向发展,并且越来越强调模块化的设计。SPI(Serial Peripheral Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,容许CPU 与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息。本文简述了SPI总线的特点,介绍了其4条信号线,SPI串行总线接口的典型应用。重点描述了SPI串行总线接口在一款802.11b芯片中的位置,及该接口作为基带和射频的通讯接口所完成的功能,并给出了用硬件描述语言Verilog HDL 实现该接口的部分程序。该实现已经在Modelsim 中完成了仿真, 并经过了FPGA 验证, 最后给出了仿真和验证的结果。 在SOC设计中,利用EDA 工具设计芯片实现系统功能已经成为支撑电子设计的通用平台.并逐步向支持系统级的设计方向发展。而且,在设计过程中,越来越强调模块化设计。 SPI总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,具有接口线少、通讯效率高等特点。本文给出的是利用Verilog HDL实现的SPI总线模块,该模块是802.11b无线局域网芯片中一个子模块,该模块完成了芯片中基带(base band)与RF的通讯工作. 1 SPI总线接口概述 SPI(Serial Parallel Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,允许CPU 与各种外围接口器件(包括模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器等)以串行方式进行通信、交换信息。他使用4条线:串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出线(MISO)、主机输出/从机输入线(MOSI)、低电平有效的使能信号线(CS)。这样,仅需3~4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O 器件其典型结构如图1所示。 SPI总线具有以下特点: (1)连线较少,简化电路设计。并行总线扩展方法通常需要8根数据线、8~16根地址线、2~3根控制线。而这种设计,仅需4根数据和控制线即可完成并行扩展所实现的功能。 (2)器件统一编址,并与系统地址无关,操作SPI独立性好。 (3)器件操作遵循统一的规范,使系统软硬件具有良好的通用性。 2 SPI总线接口的设计与实现 该模块是802.1lb无线局域网芯片中的一子模块,其在芯片中的位置如图2所示。

SPI协议的简单实例说明

SPI是一个环形总线结构,由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成,其时序其实很简单,主要是在sck的控制下,两个双向移位寄存器进行数据交换。 假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010,上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1;寄存器=0101010x。下降沿到来的时候,sdi上的电平将所存到寄存器中去,那么这时寄存器=0101010sdi,这样在8个时钟脉冲以后,两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。 例子: 假设主机和从机初始化就绪:并且主机的sbuff=0xaa,从机的sbuff=0x55,下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据 这样就完成了两个寄存器8位的交换,上面的上表示上升沿、下表示下降沿,sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候,从机可以把它拉底被动选为从机,作为从机的是时候,可以作为片选脚用。根据以上分析,一个完整的传送周期是16位,即两个字节,因为,首先主机要发送命令过去,然后从机根据主机的名准备数据,主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来!!

SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议,比如P89LPC900. SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,其工作模式有两种:主模式和从模式,无论那种模式,都支持 3Mbit/s的速率,并且还具有传输完成标志和写冲突保护标志。到目前为止,我使用过的具有SPI总线的器件,就是存储芯片Eprom:at25128,在使用过程中,发现的确是有这种总线的优点。下面以P89LPC900单片机的SPI总线来解释SPI总线的通用使用规则。 LPC900单片机的SPI接口主要由4个引脚构成:SPICLK、MOSI、MISO及/SS,其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟,MOSI、MISO作为主机,从机的输入输出的标志,MOSI是主机的输出,从机的输入,MISO是主机的输入,从机的输出。/SS 是从机的标志管脚,在互相通信的两个SPI总线的器件,/SS管脚的电平低的是从机,相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中,必须有主机。 SPI总线可以配置成单主单从,单主多从,互为主从。今以互为主从模式作为讲解: 要进行SPI互为主从操作,必须遵照以下步骤: 1 对A、B进行初始化,均设为主机(需要进行以下操作)。 a) SPI端口初始化为准双向。 b) SPCTL配置为0x50,SSIG=0,SPEN=1,MSTR=1。 c) 清除SPSTAT中的SPIF及WCOL标志位为0。

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