基于Wishbone接口的高速可复用SPI IP核设计

SPI总线介绍

SPI总线是一种全双工、同步、串行数据接口标准总线。与其他总线相比较，它具有结构简单(只有四根接口线)，速度快，通信可靠等优点。SPI通信以主从方式工作，即一个主设备和一个从设备或多个从设备。这种工作方式需要MISO(数据输入)、MOSI(数据输出)、SCK(时钟信号)、SS(片选信号)4根线，其主要功能如下：

1)MOSI：输出信号，主设备数据输出，从设备数据输入;

2)MISO：输入信号，主设备数据输入，从设备数据输出;

3)SCK：时钟信号;

4)SS：输出信号，从设备使能信号。

SPI协议通过数据交换完成通信，主设备产生SCK时钟信号，MISO、MOSI基于此时钟信号完成数据传输。数据输出通过MISO数据线，数据在时钟上升沿或下降沿传输，在下一个下降沿或上升沿被读取，完成一位数据传输。由于SCK时钟信号只由主设备产生，从设备不能产生时钟信号，因此，在一个SPI系统中，至少要有一个主设备。

普通串行通信协议完成一次通信至少需要连续传送8位数据，而SPI协议允许一位一位传送数据，甚至允许传送暂停。SCK时钟信号由主设备产生，当没有时钟跳变时，从设备不处理数据，也就是说，主设备通过对SCK时钟信号的控制实现对通信的控制。

SPI设计与实现

本文采用Top_down方法，至上而下的设计流程对所要设计的SPI接口IP核进行总体规划，建立架构，对系统进行层次划分。首先将所设计的SPI接口IP核与片上系统和SPI外设之间的连接架构简单归结为图1。