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### SPI模式介绍 #### LogiCORE IP AXI 四串行外设接口（SPI）IP 核概述 LogiCORE IP AXI 四串行外设接口（SPI）IP 核是一个高度灵活的设计模块，旨在将AXI4接口连接到支持SPI标准的设备。它能够与SPI从设备、双SPI或四SPI协议指令集兼容。本篇文章将详细介绍其操作模式，特别是当配置为AXI4-Lite接口时的特性。 #### AXI Quad SPI IP 核的顶层框图 当配置为AXI4-Lite接口时，AXI Quad SPI IP 核的顶层框图提供了对核心组件及其相互作用方式的直观理解。这一配置下的框图展示了AXI4-Lite接口是如何与SPI接口相互作用的，并且强调了SPI模式的灵活性。 #### AXI4-Lite与AXI4接口的选择 AXI4-Lite与AXI4接口的选择是基于Vivado集成设计环境中的“EnablePerformance Mode”选项。当选择AXI4-Lite接口时，默认情况下禁用性能模式。而当选择AXI4接口时，该IP核始终作为一个从IP运行。不同的接口选择会影响IP核的性能和资源利用率。 #### SPI操作模式详解 ##### 1. 传统模式（Legacy Mode） 传统模式是在Vivado IDE中，当“启用性能模式”选项被禁用时所选择的操作模式。在这个模式下，AXI Quad SPI IP 核使用AXI4-Lite接口。此模式适用于不需要高性能的应用场景，但仍然保留了SPI通信的基本功能。 ##### 2. 标准SPI模式（Standard SPI Mode） 在标准SPI模式下，AXI Quad SPI IP 核充当全双工同步通道，支持主设备与选定的从设备之间的四线接口： - **接收线（Receive）**：用于从设备向主设备传输数据。 - **发送线（Transmit）**：用于主设备向从设备发送数据。 - **时钟线（Clock）**：由主设备提供，用于同步数据传输。 - **从设备选择线（Slave-Select）**：允许主设备选择一个或多个从设备进行通信。 在标准SPI模式中，SPI IP核支持手动从机选择模式作为从机选择模式的默认操作模式，允许用户通过写入从设备选择寄存器来手动控制从设备选择线。此外，自动从设备选择模式在标准SPI模式下也是可用的，在这种模式下，每次元素传输完成后（当FIFO被禁用时），从设备选择线会自动切换。 ##### 3. 双线SPI模式（Dual SPI Mode） 双线SPI模式增加了额外的数据线来支持更高的数据传输速率。除了标准SPI模式的四线接口之外，它还使用两条数据线进行数据的接收和发送，从而提高了带宽。具体而言： - **两条接收线**：并行地接收数据。 - **两条发送线**：并行地发送数据。 时钟线和从设备选择线的功能与标准SPI模式相同。 ##### 4. 四线SPI模式（Quad SPI Mode） 四线SPI模式进一步扩展了数据线，使用四条数据线进行数据的接收和发送，以实现更高的数据传输速率： - **四条接收线**：并行地接收数据。 - **四条发送线**：并行地发送数据。 时钟线和从设备选择线的功能也保持不变。在Dual/Quad SPI模式下，通过正确配置控制寄存器和选择适当的命令，主设备可以控制是否在特定情况下使用额外的数据线来提高数据传输效率。 #### SPI IP 核的配置选项 在标准SPI模式下，SPI IP 核支持以下配置选项： - **Mode**：指定SPI的工作模式，即标准SPI模式。 - **Enable STARTUPEn Primitive**：使能选项，用于控制启动原语。在Xilinx FPGA设计中，STARTUP原语用于在FPGA上电或复位后执行初始化操作。 - **Transaction Width**：SPI事务的数据宽度，即每次传输的数据位数。 - **No. of Slaves**：定义SPI接口可以连接的最大从设备数量。 - **Frequency Ratio**：设置SPI时钟与主时钟之间的比率，以控制SPI通信的速率。 - **Enable FIFO**：控制是否启用FIFO缓存，这对于提高数据传输效率至关重要。 通过以上介绍可以看出，LogiCORE IP AXI 四串行外设接口（SPI）IP 核不仅提供了多种SPI操作模式以满足不同应用场景的需求，而且还具备丰富的配置选项，使得设计人员可以根据实际需求灵活调整其性能表现。