基于FPGA与单片机的SPI接口的实现.pdfVIP

· 32 · 工业仪表与自动化装置 2010年第2期 基于FPGA与单片机的SPI接 口的实现 赵新雨，许忠仁，付贵增，朱文伟 (辽宁石油化工大学信息工程学院，辽宁抚顺 113001) 摘要：SPI接21技术是一种高速高效率的串行接 21技术，主要用于扩展外设及其数据交换，已 经作为一种配置标准。该文在QuartuslI开发环境下采用VHDL语言和在 KEIL开发环境下采用C 语言实现了FPGA和8051之间的SPI总线接 口通信功能，经过仿真、下载调试，验证 了设计方案的 可行性及有效性。 关键词：FPGA；单片机；串地外设接 口 中图分类号：TP368．1 文献标志码：A 文章编号：1000—0682(2010)02—0032—02 ThedesignofSPIinterfaceeonneetionbasedonFPGA andM CU ZHAO Xinyu，XU Zhongren，FUGuizeng，ZHU Wenwei (CollegeofInfoEngunderLiaoningPeterochemicalUniversity，t．~oningF~hun113001，China) Abstract：TheSPIinterfacingisahighspeedandefficiencyserialinterfacetechnique，mainapplica— tionexpandexteriordeviceandexchangingdata，ithasbeenanconfiguration standards． Keywords：FPGA；MCU；serialperipheralinterface(SPI) 管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正 0 引言 是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片 在数字技术高速发展的今天，有许多芯片被用 集成了这种通信协议。SPI是一个环形总线结构， 作数据交换的核心器件，以起到承上启下数据交换 由ss(cs)、SCK、SDI、SDO构成，其时序其实很简 的枢纽作用。FPGA即现场可编程门阵列，由于其 单，主要是在 SCK的控制下，两个双向移位寄存器 运行速度快且具有可编程的灵活性，现在已经成为 进行数据交换。SPI主要特点有：可以同时发出和 EDA设计的主要逻辑器件。SPI接 口技术是一种高 接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率 速高效率的串行接 口技术，主要用于扩展外设和进 可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线 行数据交换，在许多高档的单片机中，已经作为一种 竞争保护等。 配置标准。如 A 9S8252、ADuC812等等，使工程 2 系统硬件结构 技术人员在设计系统时具有更大的灵活性，因而受 到工程技术人员的欢迎。但像 MCS51系列、MCS96 系列等应用非常广泛的单片机并不带SPI接 口，这 样就限制了在这些系统中使用带 SPI接 口的器件。 该文将用软件模拟 SPI接 口时序的方法来实现 MCU与FPGA之间的数据交换。 1 SPI总线接 口概述 SPI(SerialPeripheralInte血ce——串行外设接 口)总线系统是一种同步串行外设接 口，允许 MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。 SPI在芯片的管脚上只占用4根线，节约了芯片的 收稿 日期 ：2009—03—18 作者简介：赵新雨，硕士研究生，研究方向为 自动化仪表，智能仪 器等。 图1 FPGA与MCU接 口