一種專用SPI從設(shè)備接口電路設(shè)計

摘 要：串行外圍設(shè)備接口SPI(serial Peripheral Interface)總線技術(shù)是M0t0r0la公司推出的一種全雙工、同步、串行數(shù)據(jù)接口標準。它能夠?qū)崿F(xiàn)在微控制器之間或微控制器與外部設(shè)備之間通信，具有接口線少、通訊效率高等特點，在集成電路設(shè)計中應用廣泛。結(jié)合基于特定應用場合的sPI從設(shè)備設(shè)計，提出了IP設(shè)計的基本概念，介紹了集成電路設(shè)計過程中，包括需求分析、設(shè)計仿真、物理實現(xiàn)等在內(nèi)的主要流程，并分析了實現(xiàn)低功耗設(shè)計、驗證可靠性的一般方法。

l 引 言

串行外圍設(shè)備接口SPI(Se al Peripheral Interface)總線技術(shù)是Motomla公司推出的一種全雙工、同步、串行數(shù)據(jù)接口標準。它能夠?qū)崿F(xiàn)在微控制器之間或微控制器與外部設(shè)備之間通信，具有接口線少、通訊效率高等特點。設(shè)計給出的是利用Vemog HDL實現(xiàn)的SPI總線硬IP。該IP是根據(jù)SPI接口在射頻無線通信RF芯片中的具體應用開發(fā)的全定制專用IP，完成外部控制器與RF芯片問的數(shù)據(jù)交互。

2 SPI總線概述

SPI串行總線包括4個信號線：串行時鐘線(ScK)、主機輸入／從機輸出線(MIS0)、主機輸出／從機輸入線(M0sI)、低電平有效的使能信號線(NcS)。SCK靠主機和數(shù)據(jù)流來驅(qū)動；MOSI數(shù)據(jù)線從主機輸出數(shù)據(jù)，作為從機的輸人數(shù)據(jù)；MIsO數(shù)據(jù)線傳送從機輸出數(shù)據(jù)，作為主機的輸人數(shù)據(jù)；NCs控制線用于從機選擇控制。僅需3～4根信號線即可擴展具有sPI接口的各種I／0器件。其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SPI總線具有以下特點：

1)連線較少，簡化電路設(shè)計。并行總線擴展方法通常需要8根數(shù)據(jù)線、8～l6根地址線、2～3根控制線。而這種設(shè)計，僅需4根數(shù)據(jù)和控制線即可完成并行擴展所實現(xiàn)的功能。

2)器件統(tǒng)一編址，并與系統(tǒng)地址無關(guān)，操作SPI獨立性好。

3)器件操作遵循統(tǒng)一的規(guī)范，使系統(tǒng)軟硬件具有良好的通用性。

圖l 典型SPI系統(tǒng)組成