基于Wishbone接口的高速可復用SPI IP核設計

　　SPI總線介紹

　　SPI總線是一種全雙工、同步、串行數據接口標準總線。與其他總線相比較，它具有結構簡單(只有四根接口線)，速度快，通信可靠等優點。SPI通信以主從方式工作，即一個主設備和一個從設備或多個從設備。這種工作方式需要MISO(數據輸入)、MOSI(數據輸出)、SCK(時鐘信號)、SS(片選信號)4根線，其主要功能如下：

　　1)MOSI：輸出信號，主設備數據輸出，從設備數據輸入;

　　2)MISO：輸入信號，主設備數據輸入，從設備數據輸出;

　　3)SCK：時鐘信號;

　　4)SS：輸出信號，從設備使能信號。

　　SPI協議通過數據交換完成通信，主設備產生SCK時鐘信號，MISO、MOSI基于此時鐘信號完成數據傳輸。數據輸出通過MISO數據線，數據在時鐘上升沿或下降沿傳輸，在下一個下降沿或上升沿被讀取，完成一位數據傳輸。由于SCK時鐘信號只由主設備產生，從設備不能產生時鐘信號，因此，在一個SPI系統中，至少要有一個主設備。

　　普通串行通信協議完成一次通信至少需要連續傳送8位數據，而SPI協議允許一位一位傳送數據，甚至允許傳送暫停。SCK時鐘信號由主設備產生，當沒有時鐘跳變時，從設備不處理數據，也就是說，主設備通過對SCK時鐘信號的控制實現對通信的控制。

　　SPI設計與實現

　　本文采用Top_down方法，至上而下的設計流程對所要設計的SPI接口IP核進行總體規劃，建立架構，對系統進行層次劃分。首先將所設計的SPI接口IP核與片上系統和SPI外設之間的連接架構簡單歸結為圖1。