电子产品世界

3 SPI硬件设计

寄存器在SPI中起着决定性的作用．无论是在微控制器接口，还是SPI控制接口，寄存器在数据传输和控制方面都是主要的组成部分。而寄存器最基本最重要的单元是触发器．只有改善触发器的结构，才能提高整个SPI接口的性能。

有的串行接口设计中采用B结构的触发器设计，这些结构里应用的是一种简单的MOS管做开关．虽然MOS管做开关有功耗低，占面积小的优点。但要提高它的电路工作频率．开关速度，制作丁艺却是越来越困难。而且如果输入信号不强．就很可能出现信号倒流，这就需要一个较高电压来控制开关。这也不利于数据传输和降低功耗等等。

为了解决由MOS管做开关时引起的种种难题．来实现在TMS320LF2407串行接口中的信息传递的高速率。本设计综合考虑速度、工作电压、噪声容限等因素的影响．采用了一种新颖的触发器结构(图4A部分)，本文接口电路中大都采用了该触发器的电路设计，工作电压降低到3.3V，大大降低了整体功耗；在开关方面采用了三态门，有效的防止了信号倒流，实现了信号传输的稳定；添加了一个反馈信号，在需要的时候．能够把所需反馈信号再次输入；同时加快r开关速率，带负载的能力也增强。

图4 A、B两种触发器比较

4 RTL级设计

随着数字系统设计的复杂性不断增加，在设计初期指定有效的设计策略对于整个设计是至关重要的。行为描述方式是对系统数学模型的描述。它包括RTL、算法级、系统级的描述。RTL是指通过描述寄存器之间数据流动来描述数字电路系统，是一个数据流的概念．寄存器与寄存器之间的数据处理由组合逻辑完成。RTL级是Verilog较高抽象层次，在这个抽象层次上，模块可以根据设计的算法来实现．而不用考虑具体的实现细节。

4．1寄存器整体电路设计

下面是部分Verilog HDL源代码．描述了数据传输时相关寄存器的功能设置：先是对复位时各个寄存器的初始值，接下来是对寄存器进行功能设计．和数据传输时候产生的中断使能和标志位的设计。

always @ (posedge Peri_clk or posedge RESET)
begin
if(RESET)
begin
outdb=8’hz； SPICCR=8’h00； SPICTL=8’h00； SPIBBR=8’h00； SPIPRI=8’h00；
end
end
always @(posedge Peri_clk or posedge RESET)
begin
if(RESET)
shift_out_d=1’b0；
else
case(1’b1)
spidat_w： SPIDAT=PeriDB； shifi_out_clk：shift_out_d=SPIDAT[7]；
sample_in_clk：SPIDAT[7：0]={SPIDAT[6：0]，sample in_d}；
default；
endcase
end
always@(posedge Peri_clk or posedge RESET)
begin
if(RESET)
SPISTS=8’h00；
else
begin
if(SW_RESET)
SPISTS[7：6]=2’hO；
else if(int_flag_set)
begin
SPISTS[6]=1’b1；SPIBUF=SPIDAT；SPIEMU=SPIDAT；
end
else if(spibuf_r)
SPISTS[6]=1’b0；
if(overrun_flag set)
SPISTS[7]=1’b1；
else if(sts7_clr)
SPISTS[7]=1’b0；
end
end

4．2整体时序仿真

将上述Verilog代码编译，再写上对应测试代码进行验证。图5是寄存器的写操作的整体时序仿真波形图．验证了上述代码正确可行。

图5写操作整体时序仿真

5 结论

本文作者的创新点是改进了硬件触发器的结构．用三态门和传输门取代那种单一MOS管的结构。首次应用到TMS320LF2407芯片串行外设接口上，降低工作电压到3.3V，加快数据传输，而且还有相应的反馈信号，进一步完善了触发器结构。同时有很好的可移植性好。具有充分的可裁剪性，本设计运行可靠，达到预期的效果。

关键词： DSP 串行接口 SPI