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面向EEPROM应用的SPI主控制器设计与实现
赵海婷;贺占庄
【摘要】SynchronousSPIserialbusprovidesinterfacestandardsbetween
microprocessorandotherperipherals.Butmanymicroprocessoror
microcontrollerhavenotSPIinterface,resultingindatacommunications
inconvenience,thesolutiontointegrateSPIcoreintothechip.Inviewof
this,basingofresearchingSPIbusprotocol,theexternalEEPROM
initializesPCIconfigurationregisters,forexample,thetheoryandtheway
ofimplementinganSPIcontrolleraccessingEEPROMwithintegratedin
thechipareintroduced,andthelogicalblockdiagramandimplementation
ofeachmodulesandcircuitsynthesisarepresented.Theresultsof
modelsimsimulationandFPGAverificationarecorrectandmeetthe
designintendedpurpose.%串行同步总线SPI提供了微处理器和其他外设之间
的接口标准.但许多微处理器或微控制器中没有SPI接口,造成了数据通信的不便,解
决的办法是将SPI核集成到芯片中.鉴于此,在研究SPI总线协议的基础上,以外设
EEPROM初始化外围部件互连总线PCI中的配置寄存器为例,介绍了集成在芯片中
的SPI主控制器访问外设EEPROM的具体过程,给出了设计逻辑框图和各个模块的
实现及电路综合情况.在modelsim中完成功能仿真,并进行FPGA验证,结果正确,
达到了设计的预期目的.
【期刊名称】《计算机系统应用》
【年(卷),期】2012(021)004
【总页数】4页(P64-67)
【关键词】SPI总线;PCI控制器;Wishbone总线;EEPROM;FPGA
【作者】赵海婷;贺占庄
【作者单位】西安微电子技术研究所,西安710065;西安微电子技术研究所,西安
710065
【正文语种】中文
SPI(SerialPeripheralinterface，串行外围设备接口)是由Motorola公司推出的
同步串行数据接口。与别的串行总线相比，具有结构简单（在芯片引脚上占有四根
线）、支持全双工、速度快、通信可靠等优点，可用于与其他外设或单片机通信
[1,2]。这里的外设是串行EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。EEPROM存储了
PCI配置寄存器中的重要信息，通过四根传输线来完成外部EEPROM初始化PCI
配置空间，符合SPI总线的特点。但PCI控制器本身不具有SPI接口，给数据传
输带来不便。这时通过将SPI核集成到芯片中完成PCI控制器对EEPROM的读写
操作，实现PCI即插即用的特点。由于SPI简单易用和使用少量FPGA资源，已
被广泛使用。
1加载EEPROM工作原理
1.1SPI总线协议
串行SPI总线以主从模式工作，提供了主设备和从设备之间的接口。一个SPI通信
系统包括一个主设备和一个或多个从设备，主设备启动一个从设备进行同步通信，
从而完成数据交换[3]。
SPI总线主要使用的信号有：串行时钟信号（SCLK，serialclock）、数据输入信
号（MISO，masterin，slaveout）、数据输出信号（MOSI，masterout，
slavein）和片选信号（SS_N，slave
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