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基于FPGA的SPI接口设计
基于 FPGA 的 SPI 接口设计
目录
第一部分:什么是 SPI
第二部分:SPI 的简单实现
第三部分:应用
第一部分:什么是 SPI
SPI 是一种在 FPGA 和其他芯片之间传输数据的简单有效的接口方式。SPI 是允许一个器
件同其他一个或多个器件进行通讯的简单接口。
SPI 是什么样的?
首先让我们来看看两个芯片之间的SPI接口是如何连接的。
在两个芯片时间通讯时,SPI 需要 4 条连线。
正如你所看到的,他们是 SCK、MISO、MOSI 以及SSEL 。其中一个芯片叫做主控芯片,
另一个叫从芯片。
SPI 基础
/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus
基本特点:
1.同步
2. 串行
3.全双工
4.非即插即用
5.一主多从
更多细节:
1.同步时钟有主控芯片产生,每个时钟传输一位数据
2.数据在传输前,首先许要进行并转串,才能用一条线传输
3.两条数据线,一条输入、一条输出
4.主从双方有关于 SPI 传输的先验知识,如比特顺序、数据长度等
5.数据传输有主控芯片发起,每次只与一个从芯片通讯
SPI 是一种同步全双工的通讯接口,每个时钟在两条数据线上各传输 1 比特数据。
假设在主从芯片之间进行的是 8 位长度的,高位数据在前的 SPI 传输,则单个字节的传
输在波形上看起来是这样的。
MOSI 是主输出线 SPI 是一种在 FPGA和其他芯片之间传输数据的简单有效的接口方式。
而 MISO 则是从输出线。由于 SPI 是全双工的,所以在时钟沿上两条线同时传输数据。MOSI
将数据从主控芯片传输至从芯片,MISO 则将从芯片的数据传输到主控芯片。
详细的说是这样的:
1,首先主控芯片使能相应的 SSEL 信号,通知相应的从芯片数据传输要开始了;
2,主控芯片产生 8 个 SPI 时钟周期,并将数据在每个时钟沿发送出去,同时从芯片在
也每个时钟沿将数据发送到 MISO 线上。
3,主控芯片撤销 SSEL 信号,一次 SPI 传输结束
多个从芯片的情况
通过扩展 SSEL 信号,一个主控芯片可以和多个从芯片进行 SPI 通讯。下图是有三个从
芯片的情况:
主控芯片有 3 条 SSEL 线,每次只使能条,和其中一个从芯片进行 SPI 通讯。由于所有
芯片的 MISO 都连接在一起,所以不允许同时有多个从芯片驱动 MISO 线。
SPI 有多快
SPI 可以很轻易的做到几 Mbps 的传输速率,这就意味着 SPI 可以用来进行非压缩的音频
和和压缩的视频信号传输。
相关链接:Wikipedia 的SPI 接口总线
/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus
第二部分
SPI接口的FPGA简单实现
ARM 处理器
为了检验我们刚学得的关于 SPI 的知识,我们使用一个带有 SPI 接口的 ARM7 板和 FPGA
板,板间由 SPI 总线连接。
ARM 处理器作为主控器,FPGA 作为 SPI 从机。下图为他们之间的连
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