基于SOC的SPI接口設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

這部分設(shè)計(jì)作為SPI的從設(shè)備與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與spi_shift模塊時(shí)鐘同步。通信開始后，從機(jī)數(shù)據(jù)最高位開始串行輸入到MISO，主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)從最低位串行輸出到MOSI。

3 SPI接口的功能仿真

本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL編寫Testbench，使用ModelSim軟件進(jìn)行功能仿真，并用Debussy軟件聯(lián)合調(diào)試并觀察波形。為了實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備通信的仿真，編寫了一個(gè)p_master模塊并例化到測(cè)試代碼里面來(lái)模擬主機(jī)SoC對(duì)spi_master的操作，主要包括一個(gè)數(shù)據(jù)寫task、一個(gè)數(shù)據(jù)讀task、一個(gè)數(shù)據(jù)比較task。分別測(cè)試了1 b，8 b，16 b，32 b，64 b，128 b的數(shù)據(jù)。仿真全部通過(guò)，局部仿真波形如圖5所示。

以第一次傳輸為例進(jìn)行分析，傳輸時(shí)調(diào)用寫任務(wù)，分別向寄存器DIVIDER、TX_0、CTRL寫入32’h01、32’h5a、32’h308，設(shè)定spi_sla ve.data為32’ha5967e5a。由波形看出，數(shù)據(jù)在ss[0]有效傳輸，傳輸完成后MIS0=8’b10100101(即32’ha5)，MOSI=8’b01011010(即32’h5a)，滿足了上升沿發(fā)送下降沿接收及高位先開始的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序。在100 MHz的主時(shí)鐘頻率下，得到串行時(shí)鐘頻率25 MHz，為4分頻，符合式(1)的計(jì)算。

4 SPI接口的SoC平臺(tái)驗(yàn)證

驗(yàn)證用SoC平臺(tái)具有良好的可重用性和通用性，可以方便的掛接帶有AHB/APB總線接口的IP核，并通過(guò)內(nèi)部寄存器對(duì)其進(jìn)行配置和驗(yàn)證，避免了對(duì)不同IP設(shè)計(jì)需要不同的Testbench平臺(tái)，提高了IP驗(yàn)證的效率。本設(shè)計(jì)用到的SoC驗(yàn)證平臺(tái)如圖6所示，驗(yàn)證環(huán)境為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)，仿真工具為VCS。

在SoC驗(yàn)證平臺(tái)中，SPI接口作為外設(shè)連接在APB總線的Slave4端口上，地址空間為0xA400_0000～0XA4FF_FFFF。用C測(cè)試程序向Tx0寫32’h67，spi_slave.data=32’h0，局部仿真波形如圖7所示，MOSI=8’b01100111(即32’h67)，MISO=8’b0，結(jié)果表明符合要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文實(shí)現(xiàn)了基于AMBA 2.0總線的、可作為IP核用于SoC設(shè)計(jì)的SPI接口的設(shè)計(jì)，并且經(jīng)過(guò)全面的仿真驗(yàn)證，可以看出本設(shè)計(jì)滿足性能要求。