一种专用SPI从设备接口电路设计

摘 要：串行外围设备接口SPI(serial Peripheral Interface)总线技术是M0t0r0la公司推出的一种全双工、同步、串行数据接口标准。它能够实现在微控制器之间或微控制器与外部设备之间通信，具有接口线少、通讯效率高等特点，在集成电路设计中应用广泛。结合基于特定应用场合的sPI从设备设计，提出了IP设计的基本概念，介绍了集成电路设计过程中，包括需求分析、设计仿真、物理实现等在内的主要流程，并分析了实现低功耗设计、验证可靠性的一般方法。

l 引 言

串行外围设备接口SPI(Se al Peripheral Interface)总线技术是Motomla公司推出的一种全双工、同步、串行数据接口标准。它能够实现在微控制器之间或微控制器与外部设备之间通信，具有接口线少、通讯效率高等特点。设计给出的是利用Vemog HDL实现的SPI总线硬IP。该IP是根据SPI接口在射频无线通信RF芯片中的具体应用开发的全定制专用IP，完成外部控制器与RF芯片问的数据交互。

2 SPI总线概述

SPI串行总线包括4个信号线：串行时钟线(ScK)、主机输入／从机输出线(MIS0)、主机输出／从机输入线(M0sI)、低电平有效的使能信号线(NcS)。SCK靠主机和数据流来驱动；MOSI数据线从主机输出数据，作为从机的输人数据；MIsO数据线传送从机输出数据，作为主机的输人数据；NCs控制线用于从机选择控制。仅需3～4根信号线即可扩展具有sPI接口的各种I／0器件。其典型结构如图1所示。

SPI总线具有以下特点：

1)连线较少，简化电路设计。并行总线扩展方法通常需要8根数据线、8～l6根地址线、2～3根控制线。而这种设计，仅需4根数据和控制线即可完成并行扩展所实现的功能。

2)器件统一编址，并与系统地址无关，操作SPI独立性好。

3)器件操作遵循统一的规范，使系统软硬件具有良好的通用性。

图l 典型SPI系统组成