一種基于AT25T1024 FLASH的高速SPI接口設(shè)計(jì)

SPI發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)深度65，數(shù)據(jù)位寬32位，其中地址22’h 3e0600存放訪問AT25F1024存儲(chǔ)器的指令，當(dāng)進(jìn)行寫操作時(shí)，從數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)最低位地址22’h3e0604開始，將數(shù)據(jù)搬運(yùn)出來，串行發(fā)送到AT25F1024存儲(chǔ)器。
SPI接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)深度65，數(shù)據(jù)位寬32位，其中地址22’h3e0400緩存讀取的AT25F1024配置和狀態(tài)信息，偏移地址22’h3e0404～22’ h3e0500緩存指定FLASH讀取的總線配置數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，最大緩存2048位。

3 數(shù)據(jù)搬運(yùn)時(shí)間
3．1 主機(jī)寫片外FLASH的時(shí)間
本設(shè)計(jì)使用的存儲(chǔ)器AT25F1024緩沖數(shù)據(jù)寄存器大小2048位，寫使能需要8個(gè)串行時(shí)鐘周期，向片外FLASH傳輸2048位數(shù)據(jù)需要2080個(gè)串行時(shí)鐘周期(包括了32位寫指令的傳輸數(shù)據(jù))，這樣寫一次需要時(shí)間為2088個(gè)時(shí)鐘周期，主機(jī)將1Mbits的FLASH填滿，時(shí)間大約為2088 x50ns(串行時(shí)鐘40／2MHz)×512 (填滿1Mbits需要512次寫操作)=53．4ms。讀1Mbits的FLASH需要的時(shí)間約為2080x50x512=53．2ms。圖5所示為主機(jī)寫片外FLASH時(shí)序圖。

3．2 讀取數(shù)據(jù)并加載到片內(nèi)DPRAM的時(shí)間
通過SO管腳讀取AT25F1024的過程按下面順序執(zhí)行，當(dāng)片選拉低選擇此器件之后，通過SI線發(fā)送讀指令，后面跟隨要讀的地址(三個(gè)字節(jié)地址)，指令傳輸完之后，SI線上的任何數(shù)據(jù)將被忽略。指定地址的數(shù)據(jù)接著被移出到SO線上。如果僅讀取一個(gè)字節(jié)，當(dāng)數(shù)據(jù)讀出來之后，CS信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高。讀指令繼續(xù)時(shí)，字節(jié)地址自動(dòng)增加，并且數(shù)據(jù)不斷被搬運(yùn)出來。
AT25F1024緩沖數(shù)據(jù)寄存器大小2048位，在本設(shè)計(jì)中，寫使能需要32個(gè)串行時(shí)鐘周期，這樣讀取一次需要時(shí)間為2080個(gè)時(shí)鐘周期，將片內(nèi)DPRAM(DPRAM大小14940字節(jié))填滿，時(shí)間大約為2080x50ns(串行時(shí)鐘40／2MHZ)x59(填滿片內(nèi)DPRAM需要大約59次讀操作)=6．13ms。

4 結(jié)束語
本文從應(yīng)用的實(shí)際需求出發(fā)，在FPGA中實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部FLASH進(jìn)行讀寫的高速SPI接口，并已在某型板卡中成功應(yīng)用。本文重點(diǎn)用有限狀態(tài)機(jī)的形式對(duì)各部分的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了描述。在FPGA資源比較緊張，限制管腳的使用數(shù)目，對(duì)速率又有比較高的需求的情況下，利用此SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的加載或者固化，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。