FPGA設(shè)計的SPI自動發(fā)送模塊技術(shù)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 FPGA設(shè)計的SPI自動發(fā)送模塊技術(shù) 一、 SPI 接口應(yīng)用十分廣泛，在很多情況下，人們會用軟件模擬的方法來產(chǎn)生SPI 時序或是采用帶SPI 功能模塊的MCU。但隨著可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展，人們往往需要自己設(shè)計簡單的SPI 發(fā)送模塊。本文介紹一種基于FPGA 的將并行數(shù)據(jù)以SPI 串行方式自動發(fā)送出去的方法。 二、關(guān)鍵字： VHDL、FPGA、SPI、串行數(shù)據(jù)輸出選擇模塊、移位脈沖產(chǎn)生模塊、SPI 時鐘采集信號和無相移的SPI 基準(zhǔn)時鐘產(chǎn)生模塊、SPI 時鐘輸出選擇模塊、8bit SPI 時鐘采集生成模塊、16bit SPI 時鐘采集生成模塊、24bit SPI

2、時鐘采集生成模塊、8bit 數(shù)據(jù)移位模塊、16bit 數(shù)據(jù)移位模塊、24bit 數(shù)據(jù)移位模塊。 三、功能框圖： SPI_MODES 為輸入模式選擇端口： -01is 8bit 傳輸模式 -10is 16bit 傳輸模式 -11is 24bit 傳輸模式 CLKS 為整個模塊的基準(zhǔn)時鐘 DBINOUTS 為并行數(shù)據(jù)輸入端口： -8bit 模式為DBINOUTS(7 downto 0) -16bit 模式為DBINOUTS(15 downto 0) -24bit 模式為DBINOUTS(23 downto 0) SPI_WR 為啟動SPI 傳輸?shù)男盘?整個功能模塊可工作在 8bit、16bit、2

3、4bit SPI 猝發(fā)傳輸狀態(tài)。對其開展軟件操作的步驟相當(dāng)簡單： -此模塊軟件操作流程如下 -1、SPI_MODES=xx 設(shè)定串口操作模式 -2、DBINOUTS=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 輸入要發(fā)射的數(shù)據(jù) -3、SPI_WR=0 -4、SPI_WR=1 -5、SPI_WR=0 -8bit 模式延時2*8*4*CLKS -16bit 模式延時2*1*CLKS -24bit 模式延時2*24*4*CLKS -6、DBINOUTS=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 輸入下一個要發(fā)射的數(shù)據(jù) 四、VHDL 描述解讀 -以下描述的是一個SPI 自動發(fā)射模塊 -在

4、很多情況下，人們會用軟件模擬的方法來產(chǎn)生SPI 時序 -這里采用硬件的方法，即使軟件操作更為簡單，有提高了傳輸?shù)乃俣?-此模塊軟件操作流程如下 -1、SPI_MODES=xx 設(shè)定串口操作模式 -2、DBINOUTS=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 輸入要發(fā)射的數(shù)據(jù) -3、SPI_WR=0 -4、SPI_WR=1 -5、SPI_WR=0 -8bit 模式延時2*8*4*CLKS -16bit 模式延時2*1*CLKS -24bit 模式延時2*24*4*CLKS -6、DBINOUTS=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 輸入下一個要發(fā)射的數(shù)據(jù) library

5、ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity SPI_interface is port(CLKS :in std_logic; -基準(zhǔn)時鐘 LCD_SCLS :out std_logic;-SPI 發(fā)射時鐘，上升沿有效 LCD_SDIS :out std_logic;-SPI 數(shù)據(jù)串行輸出口 SPI_MODES :in std_logic_vector(1 downto 0); -串口操作模式選擇 -01is 8bit trans mode -10is 16bit trans mode -

6、11is 24bit trans mode SPI_WR :in std_logic; -啟動串口發(fā)送信號 DBINOUTS :in std_logic_vector(23 downto 0); -背發(fā)送數(shù)據(jù)的并行輸入口 -8bit mode use DBINOUTS(7 downto 0) -16bit mode use DBINOUTS(15 downto 0) -24bit mode use DBINOUTS(23 downto 0) end; architecture SPI_interface_behav of SPI_interface is signal DB8BIT_reg :

7、std_logic_vector(7 downto 0); -8bit 數(shù)據(jù)移位存放器 signal DB16BIT_reg :std_logic_vector(15 downto 0);-16bit 數(shù)據(jù)移位存放器 signal DB24BIT_reg :std_logic_vector(23 downto 0);-24bit 數(shù)據(jù)移位存放器 signal counter4 :std_logic_vector(3 downto 0); -移位脈沖產(chǎn)生計數(shù)器 signal counter4s :std_logic_vector(1 downto 0); -SPI 時鐘生成計數(shù)器 signal

8、counter8 :std_logic_vector(4 downto 0); -8bit SPI 時鐘控制計數(shù)器 signal counter16 :std_logic_vector(5 downto 0); -16bit SPI 時鐘控制計數(shù)器 signal counter24 :std_logic_vector(5 downto 0); -24bit SPI 時鐘控制計數(shù)器 signal shift :std_logic;-移位時鐘脈沖 signal LCD_SCLSS :std_logic;-SPI 時鐘采集信號 signal LCD_SCLSSS :std_logic;-無相移的SP

9、I 基準(zhǔn)時鐘 signal LCD_SCLSS8 :std_logic;-8bit SPI 時鐘信號 signal LCD_SCLSS16 :std_logic;-16bit SPI 時鐘信號 signal LCD_SCLSS24 :std_logic;-24bit SPI 時鐘信號 signal LCD_SDIS_8BIT :std_logic;-8bit SPI 數(shù)據(jù)信號 signal LCD_SDIS_16BIT :std_logic;-16bit SPI 數(shù)據(jù)信號 signal LCD_SDIS_24BIT :std_logic;-24bit SPI 數(shù)據(jù)信號 begin -串行數(shù)據(jù)輸

10、出選擇模塊 u1:process(LCD_SDIS_8BIT,LCD_SDIS_16BIT,LCD_SDIS_24BIT,SPI_MODES) begin if SPI_MODES=01 then -選擇8bit 串行數(shù)據(jù)輸出 LCD_SDIS0 then counter80 then counter160 then counter24=counter24-1; if (counter24=000000)or(counter24=000001)or (counter24=110011)or(counter24=000010)then LCD_SCLSS24=0; else LCD_SCLSS2

11、4=LCD_SCLSSS; end if; end if; end if; end process; -8bit 數(shù)據(jù)移位模塊 DB8BIT_U:process(shift,SPI_WR,DBINOUTS) begin if SPI_WR=1 then DB8BIT_reg=DBINOUTS(7 downto 0); else if shift=1 and shiftevent then LCD_SDIS_8BIT=DB8BIT_reg(0); DB8BIT_reg(6 downto 0)=DB8BIT_reg(7 downto 1); end if; end if; end process;

12、 -16bit 數(shù)據(jù)移位模塊 DB16BIT_U:process(shift,SPI_WR,DBINOUTS) begin if SPI_WR=1 then DB16BIT_reg(15 downto 0)=DBINOUTS(15 downto 0); else if shift=1 and shiftevent then LCD_SDIS_16BIT=DB16BIT_reg(0); DB16BIT_reg(14 downto 0)=DB16BIT_reg(15 downto 1); end if; end if; end process; -24bit 數(shù)據(jù)移位模塊 DB24BIT_U:process(shift,SPI_WR,DBINOUTS) begin if SPI_WR=1 then DB24BIT_reg(23 downto 0)=DBINOUTS(23 downto 0); else if shift=1 and shiftevent then LCD_SDIS_24BIT=