SPI接口

1 简单的设计模块1

首先简单的想一下这个模块应该怎么设计。
拿到这个小题目你的思路是怎么样的呢？很多时候靠经验设计，并没有一个顺序的思路。

六步法：
第一步：输入输出波形的画出

第二步：画出计数器结构（搞清楚数的是什么东西）

cnt表示上一个时钟数到的结果。数x下，通用表达式：add_cnt&&cnt==x-1;

第三步：确认计数器加1条件（数什么）和结束条件（数多少个），注意先考虑加1，在考虑结束条件；
我们计数器cnt数的是什么呢？dout==1的时钟个数，cnt要数10个（10是功能要求来的）

第四步：确认其他信号的变化条件（dout 变化点，即0变1，1为0的条件）
dout由0变1 的条件是什么？是en1；
dout由1变0的条件是？ dout1的时钟个数为10

cnt add_cnt:dout ==1
cnt 数多少：10个// 计数器模板
always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n) begincnt <= 0;endelse if(add_cnt) beginif(end_cnt)cnt <= 0;elsecnt <= cnt + 1;end
endassign add_cnt = dout == 1;   // 加1的条件
assign end_cnt = add_cnt && cnt == 10-1;  // 数10下dout == 1 : en == 1
dout == 0 : 数到10个always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(rst_n==1'b0) begindout <= 0;endelse if(en == 1) begin     // dout什么时候拉高dout <= 1;endelse if （end_cnt） begin  //(add_cnt && cnt == 10-1) begin    // 数10下之后dout拉低dout <= 0;end
end

第五步：写出计数器代码（always除了名字外不能改变，加1条件即是要数什么东西，结束条件要记住格式后）

2 简单模块设计2

对于这种状态还是数cnt，可以这种思考。

也可以这样计数。这是正确的计数方式

第一步：画出输入输出波形
第二步：画出计数器结构

cnt0的加1条件： flag == 1 ，加一个信号把flag
cnt0 要数多少：3个cnt1的加1条件：end_cnt0  //
cnt1 要数多少个：3个flag >1: en == 1
flag >0: end_cnt1dout>1: add_cnt0 && cnt0 == 1-1 // 当cnt0 数一个的时候拉高
dout>0: end_cnt0 (add_cnt0 && cnt0 == 3-1)然后就填填空啦！！！！！！

3 SPI通信协议

3.1 SPI通信协议原理

CS 选择工作模式
DIN选择通道地址
DOUT 输出给FPGA

module SPI(input clk,input rst_n,input start,input [2:0]channel,//  ADC128s022input DOUT,output reg SCLK,output reg DIN,output reg CS_N,output reg done,output [11:0] data.);reg en;reg [2:0] r_channel;// r_channel 使channel的信号稳定always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)r_channel <= 'd0;else if(start)r_channel <= channel;elser_channel <= r_channel;end// 转换使能信号always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)en <= 1'b0;else if(start)en <= 1'b1;else if(done)en <= 1'b0;elseen <= en;endreg [4:0] cnt;reg cnt_flag;reg [5:0]SCLK_CNT;// cnt 的变化always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)cnt <= 'd0;else if(en) beginif(cnt == 'd10)cnt <= 'd0;elsecnt <= cnt + 1'b1;endelsecnt <= 'd0;end// cnt flag always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)cnt_flag <= 1'b0;else if(cnt == 'd10)cnt_flag <= 1'b1;elsecnt_flag <= 1'b0;end//  sclk_cntalways@    (posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)sclk_CNT <= 'd0;else if(en) beginif(SCLK_CNT == 'd33)SCLK_CNT <= 'd0;else if(cnt_flag)SCLK_CNT <= SCLK + 1'b1;elseSCLK_CNT <= SCLK_CNT;endelseSCLK_CNT <= 'd0;endreg [11:0] r_data;// ============================================always@(posedge clk negedge rst_n) beginif(!rst_n) beginSCLK <= 1'b1;CS_N <= 1'b1;DIN <= 1'b1;endelse if(en) begincase(SCLK_CNT)6'd0:begin CS_N <= 1'b0; end6'd1:begin SCLK <= 1'b0;DIN <= 1'b0; end6'd2:begin SCLK <= 1'b1; end6'd3:begin SCLK <= 1'b0; end6'd4:begin SCLK <= 1'b1; end6'd5:begin SCLK <= 1'b0; DIN <= r_channel[2];end6'd6:begin SCLK <= 1'b1; end6'd7:begin SCLK <= 1'b0; DIN <= r_channel[1];end6'd8:begin SCLK <= 1'b1; end6'd9:begin SCLK <= 1'b0; DIN <= r_channel[0];end6'd10,6'd12,6'd14,6'd16,6'd18,6'd20,6d'22,6d'24,6'd26,6'd28,6'd30,6'd32:begin SCLK <= 1'b1; r_data <= {r_data[10:0], DOUT}; end6'd11,6'd13,6'd15,6'd17,6'd19,6'd21,6d'23,6d'25,6'd27,6'd29,6'd31,6'd33:begin SCLK <= 1'b0;end6'd33:begin CS_N <= 1'b1;enddefault: begin CS_N <= 1'b1;end              endcaseendelse beginSCLK <= 1'b1;CS_N <= 1'b1;DIN <= 1'b1;           endend//   done 信号always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)done <= 1'b0;else if(SCLK_CNT == 'd33)done <= 1'b1;elsedone <= 1'b0;end//  data 信号always@(posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n)data <= 'd0;else if(SCLK_CNT == 'd33)data <= r_data;elsedata <= data;endendmodule

`timescale 1ns/1ns
module SPI_tb;reg clk;reg rst_n;reg start;reg [2:0] channel;wire SCLK;DIN;CS_N;DOUT;wire done;wire [11:0]data;SPI SPI_inst(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.start(start),.channel(channel),.SCLK(SCLK),.DIN(DIN),.CS_N(CS_N),.DOUT(DOUT),.done(done),.data(data));initial clk = 1'b1;alwayss#10 clk = ~clk;initial beginrst_n = 1'b0;channel = 'd0;start = 1'b0;DOUT = 1'b0;endendmodule

3.1 SPI原理2

SPI是微控制器和外围IC 如传感器 adc 和dac 移位寄存器、SRAM等。之间使用最广泛的接口之一。SPI是一种同步、全双工、主从式接口。来自主机或从机的数据在时钟上升沿或下降沿同步。主机和从机可以同时传输数据。SPI接口可以是三线式或四线。

CS 低电平有效
SPI的环形数据收发模式，SPI在收发数据的原理很简单，就是两个移位寄存器，待发送的数据首先写入din_buf 中缓存，需要发送的时候输入进data_shift 中，通过移位的方式发送高位数据，同时接受到的数据存入低位，写满时存入到dout_buf 中，再由dout_buf 写入内部总线。

代码放到：https://download.csdn.net/download/qq_30093417/86757879

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