基于FPGA的SPI接口设计

基于AT25T1024 FLASH 的高速SPI 接口设计在一些军用芯片的早期设计中，一般先采用比较成熟的商用协议芯片进行军用化改造(通常做成板卡形式)，而商用芯片的军用化改造主要体现在确定性、实时性、稳定性、安全性等问题上，所以一般需要在商用协议芯片的上层加入较多的控制功能。

FPGA 以其资源丰富，易于组织流水和并行处理等优点，为这种复杂控制提供了很好的选择。

而SPI 在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB 的布局上节省空间，因此在基于FPGA 的读写接口设计中，高速SPI 是一种很好的选择。

1 SPI 结构SPI (Serial Peripheral Interface-串行外围设备接口)是Motorola 公司推出的一种高效率全双工同步串行数据接口，以主从模式工作，广泛应用于FLASH，实时时钟，AD 转换器等。

SPI 串行外围设备总线根据串行同步时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数的设置分为四种工作方式(SPO，SP1，SP2，SP3)。

本板卡选用的片外存储器AT25F1024 仅支持0 和3 模式，为简化设计，本设计的SPI 时钟采用SP0 模式(CP-OL=0，CPHA=0)，时钟极性为低电平，时钟相位串行时钟上升沿采样数据，下降沿数据输出.SPI 为主从工作方式，主设备由三部分构成，SPI_CFG_LOAD 配置加载模块可自动读取存储器FLASH 的值，并加载到片内DPRAM 中。

主机通过配置SPI_CTRL 控制模块相应的寄存器，来完成对片外FLASH 的访问。

SPI 结构框图如图1 所示。

2 高速SPI 接口设计2.1 配置加载模块的设计。

基于FPGA的SPI接口时序模拟
韦燕
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)021
【摘要】本论文使用VHDL语言设计快速SPI核.在设计中介绍SPI的工作原理,并用VHDL语言采编写源代码,应用Quartus Ⅱ软件实现仿真,最后在硬件上实现和测试,实现主器件对从器件的控制.数据传送及从器件对主器件的数据反馈的全双工通信过程.在本次设计中,采用分块的设计方法,将设计分成三大块:并行数据串行移位,分频和模式选择.因此,只要分别对各个模块的功能进行设计,对各部分软件模块的调试采取分步调试,最后再将各模块组合进行综合和调试,最终完成设计.
【总页数】2页(P79-80)
【作者】韦燕
【作者单位】桂林理工大学南宁分校,广西,南宁,530001
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于FPGA的SPI接口Flash控制器设计及在存储配置数据中的应用
2.基于
S3C6410与FPGA通讯的SPI接口驱动设计3.基于S3C6410与FPGA通讯的SPI接口驱动设计4.基于Linux的ARM与FPGA SPI接口驱动设计5.基于FPGA 的SPI接口Flash控制器设计及其在存储配置数据中的应用
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基于FPGA和EMIFA的SPI控制器系统设计杨宇科;王保成【摘要】为了可以灵活地在现有C6000系列DSP芯片上扩展多路SPI外围设备,提出了一种基于FPGA和EMIFA接口的多路SPI控制器系统方案;该方案采用C6000系列DSP上的EMIFA接口与FPGA进行数据交互,扩展出多路SPI控制器;在FPGA上实现了接口模块、寄存器读写模块以及多路通用SPI模块;在ModelSim环境下对所设计的SPI控制器进行了仿真实验,仿真结果表明SPI控制器可以与SPI接口外设芯片进行全双工通信;随之,在DSP-FPGA集成计算机上对系统进行了实物测试,扩展出来的SPI控制器外接具有SPI接口的CAN控制器芯片MCP2515,通过扩展的SPI控制器控制MCP2515的数据收发,测试结果显示DSP 可以通过MCP2515与其它CAN设备进行通信,表明扩展的SPI控制器工作正常.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】5页(P82-86)【关键词】SPI控制器;FPGA;DSP;EMIFA接口【作者】杨宇科;王保成【作者单位】中国科学院光电研究院,北京 100094;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院光电研究院,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TP3340 引言SPI(Serial Peripheral Interface)是由摩托罗拉公司在20世纪80年代中期针对短距离通信提出的一种同步串行通讯接口，被广泛地应用于嵌入式系统中。

嵌入式处理器可以通过SPI接口与许多外设芯片如FLASH、气压传感器、EEPROM、高速ADC等[1-4]进行通信。

目前，大部分嵌入式处理器片内都自带了SPI控制器。

在有些情况下，SPI控制器的一些片选引脚可能会被其它片内外设所使用，此时如果系统需要控制多路SPI接口外设芯片，可以采用FPGA来扩展多路SPI控制器，通过FPGA扩展出来的SPI 控制器与SPI接口外设芯片进行通信[5]。

基于FPGA的SPI总线接口的实现
王珏文;金伟信;蔡一兵;颜莉萍
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(033)014
【摘要】在现代EDA外围电子器件的接口中存在多种标准,已知的一些接口协议存在速度慢、协议复杂等问题.SPI总线是能够克服上述缺点的一种外围串行总线,其能很好地满足要求.通过使用Lattice公司的FPGA芯片以及工程开发软件,特别是在线逻辑分析仪这一先进的EDA工具,实现了基于FPGA的SPI接口的连接.将FPGA编程的灵活性和SPI总线的易用性结合,实现了FLASH的存取功能.同时也为同类型接口的芯片应用提供了一个原型,为进一步的工程设计提供了支持.
【总页数】3页(P102-104)
【作者】王珏文;金伟信;蔡一兵;颜莉萍
【作者单位】解放军理工大学,江苏,南京,210007;中国电子设备系统工程公司,北京,100141;中国电子设备系统工程公司,北京,100141;中国电子设备系统工程公司,北京,100141
【正文语种】中文
【中图分类】TN710;TP336
【相关文献】
1.在FPGA中实现SPI与总线接口转换 [J], 刘伯栋;金永刚;裴毅;李铮
2.基于LabVIEW的SPI串行总线接口的实现 [J], 赵骁;周斌;赵华
3.一种通用SPI总线接口的FPGA设计与实现 [J], 华卓立;姚若河
4.基于FPGA的SPI总线接口设计与实现 [J], 王宝玉;师廷伟;金长江
5.基于SPI高速分时复用/解复用的方法实现数据传输及其FPGA实现 [J], 李淼;吴必旗;李娟娟;王兴波
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基于FPGA实现多路UARTSPI通信系统第一部分设计概述 /Design Introduction本次的设计为多路UART/SPI通信系统，可以实现一对多的通信。

系统可以运行在UART模式，也可以运行在SPI模式。

我选择这一课题的原因主要是目前我所在的实验室需要写基于UART的快速通信。

这一课题既可以帮助我巩固之前学习的知识，又可以为我后面的项目做准备。

在完成课题的过程中，主要用到了FPGA状态机、总线等方面的知识。

这一课题可以应用在需要高速异步串行或同步串行通信的应用场合，如实时控制、监测等。

当系统运行在UART模式下，可以实现一个发送端最多向四个接收端发送信息，且有效信息中包含地址码，接收端可以根据发送端发送的地址码判断该信息是否是发送给自己的，实现信号线复用。

UART 通信简单，仅需要一根信号线，但是其缺点是只能实现单向通信，接收端无法给发送端反向发送数据。

但是这一缺点也可以通过采用两个UART系统来弥补。

当系统运行在SPI模式下，可以实现一个主机与多个从机之间的通信，且在通信过程中，系统是全双工的。

主机通过选择性拉低某一个或者某几个从机的片选信号，实现对于从机的选择。

第二部分系统组成及功能说明 /System Construction & Function Description计划功能程序实现UART和SPI的通信，并可以通过按键的方式在两种模式之间切换。

在UART模式下，发送端给接收端发送一串数据，接收端判断是否和已知数据相符。

如果相符则点亮LED，如果不符则不点亮。

在SPI模式下，主机给从机、从机给主机同时发送数据，若接收到的数据和已知数据相符，则点亮LED，如果不符，则不点亮。

同时，UART和SPI均有寻址功能。

UART的寻址方式是在数据位前面加两位地址位，实现对最多四个接收端的区分；SPI的寻址方式是通过拉低需要选定的从机的SS信号，实现对最多四个接收端的区分。

目前所有的功能均已实现。

基于FPGA的通用SPI总线IP核设计与实现柳炳琦;庹先国;贺春燕;刘明哲;魏丁一;李怀良;李良【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】为了解决SPI协议中串行时钟的通用性问题，提出了一种基于FPGA实现SPI总线IP核的设计方法。

以FPGA作为核心控制器对系统结构进行了模块化分解以适应自顶向下的设计方法并对各个模块进行阐述。

在Quartus II开发平台中采用Verilog硬件描述语言利用有限状态机实现了SPI主机的设计方法并结合SPI时序给出了相应的数学模型。

采用STMicro公司的M25P64串行FLASH结合该IP核设计了系统方案。

最后在Modelsim环境下对FLASH的读、写操作进行仿真，并通过signaltap进行在线测试验证了该IP核设计的正确性和可靠性。

【总页数】5页(P331-335)【作者】柳炳琦;庹先国;贺春燕;刘明哲;魏丁一;李怀良;李良【作者单位】地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都理工大学，成都610059;西南科技大学，绵阳621010;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都理工大学，成都610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都理工大学，成都610059;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都理工大学，成都610059;西南科技大学，绵阳621010;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都理工大学，成都610059【正文语种】中文【中图分类】TP336【相关文献】1.一种通用SPI总线接口的FPGA设计与实现 [J], 华卓立;姚若河2.基于FPGA的通用接口总线(GPIB)控制器的IP核设计 [J], 许诚昕3.通用型SPI总线的IP设计与实现 [J], 张斌; 刘宇; 荣金峰4.通用型SPI总线的IP设计与实现 [J], 张斌; 刘宇; 荣金峰5.基于FPGA的ARINC429总线IP核的设计与实现 [J], 王琦;张黎烁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于S3C6410与FPGA通讯的SPI接口驱动设计
何昭友
【期刊名称】《智能计算机与应用》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】SPI总线系统是一种同步串行外设接口，能与外设以串行方式进行通信。

介绍WindowsCE6．0的SPI驱动程序结构及SPI中断处理过程，实现与FPGA
通讯的SPI接口驱动设计。

【总页数】3页(P36-38)
【作者】何昭友
【作者单位】中国煤炭科工集团重庆研究院水文物探研究所,重庆400039
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于STM32SPI接口的M25P80FLASH的驱动设计与实现 [J], 邓国荣;
2.基于STM32 SPI接口的M25P80 FLASH的驱动设计与实现 [J], 邓国荣
3.基于Linux嵌入式系统的S3C6410和ADS1298R的SPI接口驱动的实现 [J], 汤沁;徐学军;彭地卓;李骥
4.基于S3C6410与FPGA通讯的SPI接口驱动设计 [J], 何昭友
5.基于Linux的ARM与FPGA SPI接口驱动设计 [J], 陈少华
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

基于FPGA的SPI Flash控制器的设计与实现作者：陈炳成来源：《电子世界》2013年第12期【摘要】传统的Flash读写是通过CPU软件编程实现，其读写速度较慢，且占用CPU资源，另外由于Flash芯片本身功能指令较多，使得对芯片进行直接操作变得非常困难。

本文提出一个基于FPGA的SPI Flash读写硬件实现方案，该方案利用硬件对SPI Flash进行控制，能够非常方便地完成Flash的读写、擦除、刷新及预充电等操作，同时编写的SPI Flash控制器IP 核能够进行移植和复用，作为SOC芯片的功能模块。

SPI Flash控制器采用VHDL语言进行编写，在Modelsim 6.5g上通过功能仿真，并且在XUPV5-LX110T FPGA开发板上通过硬件测试，实现结果表明方案的可行性。

【关键词】FPGA；SPI Flash控制器；IP核；VHDL1.引言Flash是一种具有电可擦除的可编程ROM，按接口可以分为两大类：并行Flash和串行Flash。

并行Flash存储量大，速度快；而串行Flash存储量相对较小，但体积小，连线简单，可减小电路面积，节约成本。

SPI Flash是内嵌SPI总线接口的串行Flash，它比起传统的并行总线接口Flash，节省了很多的I/O口资源，从而为系统功能的扩展提供了更多的可能。

随着SPI Flash越来越多地应用到各种领域，其传统读写方式中读写速度不够快、占用CPU资源以及操作不够简便灵活的缺点表现得更为突出，如何解决以上问题成为大家关注的焦点。

利用硬件对SPI Flash进行控制，能够非常方便地完成Flash的读写、擦除、刷新及预充电等操作，且不占用CPU资源，同时编写的SPI Flash控制器IP核能够进行移植和复用，作为SOC芯片的功能模块。

因此提出了一种基于FPGA的SPI Flash控制器的设计方案，并用VHDL实现。

编写的SPI Flash控制器IP核在Modelsim 6.5g上进行了功能仿真，在FPGA开发板上进行了测试验证，可作为功能模块应用于SOC芯片设计。