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用于SoCSPI接口设计与验证 　　摘 要： 给出了一个可用于SoC设计的SPI接口IP核的RTL设计与功能仿真。采用AMBA 2.0总线标准来实现SPI接口在外部设备和内部系统之间进行通信，在数据传输部分，摒弃传统的需要一个专门的移位传输寄存器实现串/并转换的设计方法，采用复用寄存器的方法，把移位传输寄存器和发送寄存器结合在一起，提高了传输速度，也节约了硬件资源。采用SoC验证平台进行SoC环境下对IP的验证，在100 MHz时钟频率下的仿真和验证结果表明，SPI接口实现了数据传输，且满足时序设计要求。 　　关键词： SPI协议； AMBA总线； SoC设计； 数据传输 　　中图分类号： TN402?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）24?0149?03 　　Design and verification of SPI applied to SoC 　　KUANG Chun?yu， MA Qi， CHEN Ke?ming 　　（Microelectronics CAD Center， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou 310018， China） 　　Abstract： The RTL design and functional simulation of SPI IP core applied to SoC design is presented in this paper. The AMBA 2.0 bus standards is adopted to achieve the communication between the peripheral devices and the internal system through SPI. As fore data transmission section， the traditional design method was abandoned， which needs a specific shift register for serial/parallel transfer. The shifting transmission register and receive register are put together by the reuse registers to improve the speed and save the hardware resources. IP is verified with an SoC verification platform under SoC environment. The results of simulation at the clock frequency of 100 MHZ show that the design can achieve data transmission and meet the requirements of time?sequence design. 　　Keywords： SPI I ptotocol； AMBA bus； SoC design； data transmission 　　0 引 言 　　SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行总线接口，很多器件如E2PROM、FLASH、实时时钟、A/D转换器等都用到了SPI接口[1]，它也是SoC中的一个常用外围功能模块。AMBA总线是由ARM公司开发的一种高性能、开放性SoC系统总线，它主要包括AHB，ASB和APB三种总线类型[2]。AHB总线主要用于连接高性能、高速度的系统模块，如CPU，DSP，SRAM等；APB总线主要用于连接低速外围模块，如UART，I2C等，接口简单，效率高，功耗低[3]；ASB总线通过连接系统高速部件来实现高速通信，一般较少用到。 　　本文设计一个可作为IP核用于SoC设计的SPI接口，采用AMBA2.0总线标准来实现SPI接口在外部设备和内部系统之间进行通信，SPI接口作为低速外围模块挂载在APB总线上。 　　1 SPI接口的定义 　　1.1 接口信号 　　SPI的接口信号为同步串行时钟SCLK、主机输入/从机输出MISO、主机输出/从机输入MOSI、从机选择[SS]（低电平有效）[4]，由于只用到四根线工作，与其他接口相比具有结构简单、速度快的优点。SPI有主/从两种工作模式，SPI总线的串行时钟SCLK用来同步数据传输，在主模式下由主机产生，从机选择信号[SS]用来决定外部设备是否被选作SPI的从设备。主从设备连接方式如图1所示[5]。 　　1.2 内部寄存器