一種專(zhuān)用SPI從設備接口電路設計

摘 要：串行外圍設備接口SPI(serial Peripheral Interface)總線(xiàn)技術(shù)是M0t0r0la公司推出的一種全雙工、同步、串行數據接口標準。它能夠實(shí)現在微控制器之間或微控制器與外部設備之間通信，具有接口線(xiàn)少、通訊效率高等特點(diǎn)，在集成電路設計中應用廣泛。結合基于特定應用場(chǎng)合的sPI從設備設計，提出了IP設計的基本概念，介紹了集成電路設計過(guò)程中，包括需求分析、設計仿真、物理實(shí)現等在內的主要流程，并分析了實(shí)現低功耗設計、驗證可靠性的一般方法。

l 引 言

串行外圍設備接口SPI(Se al Peripheral Interface)總線(xiàn)技術(shù)是Motomla公司推出的一種全雙工、同步、串行數據接口標準。它能夠實(shí)現在微控制器之間或微控制器與外部設備之間通信，具有接口線(xiàn)少、通訊效率高等特點(diǎn)。設計給出的是利用Vemog HDL實(shí)現的SPI總線(xiàn)硬IP。該IP是根據SPI接口在射頻無(wú)線(xiàn)通信RF芯片中的具體應用開(kāi)發(fā)的全定制專(zhuān)用IP，完成外部控制器與RF芯片問(wèn)的數據交互。

2 SPI總線(xiàn)概述

SPI串行總線(xiàn)包括4個(gè)信號線(xiàn)：串行時(shí)鐘線(xiàn)(ScK)、主機輸入／從機輸出線(xiàn)(MIS0)、主機輸出／從機輸入線(xiàn)(M0sI)、低電平有效的使能信號線(xiàn)(NcS)。SCK靠主機和數據流來(lái)驅動(dòng)；MOSI數據線(xiàn)從主機輸出數據，作為從機的輸人數據；MIsO數據線(xiàn)傳送從機輸出數據，作為主機的輸人數據；NCs控制線(xiàn)用于從機選擇控制。僅需3～4根信號線(xiàn)即可擴展具有sPI接口的各種I／0器件。其典型結構如圖1所示。

SPI總線(xiàn)具有以下特點(diǎn)：

1)連線(xiàn)較少，簡(jiǎn)化電路設計。并行總線(xiàn)擴展方法通常需要8根數據線(xiàn)、8～l6根地址線(xiàn)、2～3根控制線(xiàn)。而這種設計，僅需4根數據和控制線(xiàn)即可完成并行擴展所實(shí)現的功能。

2)器件統一編址，并與系統地址無(wú)關(guān)，操作SPI獨立性好。

3)器件操作遵循統一的規范，使系統軟硬件具有良好的通用性。

圖l 典型SPI系統組成