SPI实验报告.docx
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SPI接口设计实验 实验题目: 设计一个SPI_Slave端电路,能完成对寄存器的读写操作。 实验要求: 1、根据提供的testbench程序(SPI_MASTER端)代码,对16个寄存器(地址0000~1111,每个寄存器宽度为8bits)进行读操作和写操作。示意图如下: 端口信号 端口信号名称 位宽 方向 说明 Slave_clk 1 in 系统时钟 rst_n 1 in 低电平有效复位信号 spi_clk 1 in spi时钟,其频率至少小于slave_clk的1/4 spi_cs 1 in spi片选信号,低有效 spi_mosi 1 in master output, slave input,信息输入 spi_miso 1 out master input, slave output,信息输出 本设计规定spi_clk=5MHz。 数据格式 数据包括两部分:header和data,分别为8位。其中header的最高位为读写指示位,1:写数据;0为读数据。Header的低四位为地址位。 时序关系 SPI接口数据在spi_clk的下降沿输出。一次SPI 读或者SPI 写操作中,spi_cs必须维持低电平,这段时间内,spi_clk一共会有17个完整的时钟周期. SPI实验报告全文共7页,当前为第1页。当spi_cs由高变低后,在spi_clk的第一个下降沿,spi_mosi(testbench产生)的数据将被改变(testbench),此后每一个spi_clk下降沿,spi_mosi的数据都将改变,依次给出H7 H6 H5....H2 H1 H0 D7 D6... D1 D0。 SPI实验报告全文共7页,当前为第1页。 当spi_cs由高变低后,在spi_clk的第一个下降沿,spi_miso(spi_slave产生)的数据将被改变,此后每一个spi_clk下降沿,spi_miso的数据都将改变,依次给出S7 S6 S5....S2 S1 S0 D7 D6... D1 D0,其中S7 S6 S5... S1 S0为内部8位的状态信息state indication[7:0]。 写操作时,spi_mosi给出HEADER和DATA信息,spi_miso的值可以是任意值(初始值或者保持上一个值)。 读操作时,spi_mosi给出HEADER信息,后8个时钟周期给出的DATA值可以任意。spi_miso的值为状态和读出的data:S7 S6 S5....S2 S1 S0 D7 D6... D1 D0。 例如:给1号寄存器(地址0001)写入数据8'b11000001并读出来。 写操作时,spi_mosi在连续16个时钟周期输出值为:1000000111000001,此时spi_miso的数据可以为任意。 读操作时,spi_mosi在连续16个时钟周期输出值为:0000000100000000(后8位可以为任意,这里设为0),spi_miso的数据为s7~s011000001,其中s7~s0为slave当前的状态值。 实验设计思路: 实验当中需要在spi_clk的上升沿采样mosi的数据,又需要在spi_clk的下降沿改变输出miso的值;因此利用高速clk对spi_clk进行采样,分别确定其上升沿和下降沿; 上升沿和下降沿都利用一个4位计数器进行状态记录,确定所读入的数据时第几位数据,对应的是header还是data;根据上升沿得到的第一个数据即header[7]确定是读操作还是写操作;以此在上升沿和下降沿进行操作。 仿真结果: 功能仿真读 SPI实验报告全文共7页,当前为第2页。功能仿真写 SPI实验报告全文共7页,当前为第2页。 门级仿真读 门级仿真写 延时放大 综合结果: 面积: Number of ports: 14 Number of nets: 717 Number of cells: 563 Number of references: 23 Combinational area: 8292.715368 Noncombinational area: 10548.014587 Net Interconnect area: 80967.084198 Total cell area: 18840.729956 Total area: 99807.814154 SPI实验报告全文共7页,当前为第3页。 SPI实验报告全文共7页,当前为第3页。 时序: Startpoint: spi_clk (clock source 'spi_clk') Endpoint: pos_reg (rising edge-triggered flip-flop clocked by clk) Path Group: clk Path Typ
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