基于verilog的SPI设计
[FPGA][Verilog][SPI]简单的读写SPI接口EEPROM-93C46程序
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Write19: begin mo <= 0; cs <= 0; end
Read0: cs <= 0; Read1://110+add(7bit) begin cs <= 1; mo <= 1; end Read2: mo <= 1; Read3: mo <= 0;//110 Read4: mo <= 0; Read5: mo <= 1; Read6: mo <= 1; Read7: mo <= 1; Read8: mo <= 1; Read9: mo <= 1; Read10: mo <= 1; Read11: begin mo <= 0; led[7] <= mi; end Read12: led[7] <= mi; Read13: led[6] <= mi; Read14: led[5] <= mi; Read15:
从开始读数据手册，到研究时序，到编写 Verilog 程序，到仿真调试时序，整整 花了有 3-4 天时间。 最后时序已经完全正确， 却读不出任何数据，经过一个晚上的排查才发现是开发 板上的 DI DO SK CS 标号标错了，泪奔~~ 本来我想写一个完整的 SPI 接口出来，想了几天都没有头绪，最后还是写了一个 最简单的写数据读数据的小程序，如果做成接口也勉强可以用。 程序的功能很简单，往地址 0111111 的位置写了 00001111 的数据，地址都还没 有做成接口，固定在程序里面的。 具体用了一个状态机共 53 个状态，每一个状态都是一个 SCK 信号的处理，当然 有分为三个大状态，分别为 ENWR、WRITE、READ 93C46 要首先写 ENWR 信号才能写入数据，具体还得研究数据手册 通过这次 93C46 和上次写 18B20 的经历， 我感觉到数据手册的确是相当的重要的， 需要仔细推敲，分析每一个时序图！下次要做 I2C 接口的 24C02，1、2、3 线就 都学过拉。 当然作为初学者程序是写的那是超级的烂，欢迎拍砖
SPI总线的原理与Verilog设计实现
SPI总线的原理与Verilog设计实现一、软件平台与（硬件）平台软件平台：1、（操作系统）：Windows-8.12、开发套件：ISE14.73、（仿真）工具：Model（Sim）-10.4-SE硬件平台：1、（FPGA）型号：Xilinx公司的XC6SLX45-2CSG3242、Flash型号：WinBond公司的W25Q128BV Qual SPI Flash存储器二、原理介绍SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备（接口）），是Motorola公司提出的一种同步串行（接口技术），是一种高速、全双工、同步（通信）总线，在（芯片）中只占用四根管脚用来控制及数据传输，广泛用于EEP（ROM）、Flash、RTC（（实时时钟））、（ADC）（（数模转换器））、（DSP）（（数字信号）（处理器））以及数字信号解码器上。
SPI通信的速度很容易达到好几兆bps，所以可以用SPI总线传输一些未压缩的（音频）以及压缩的（视频）。
下图是只有2个chip利用SPI总线进行通信的结构图时序图如下所示：从上面的时序图可以很清楚的看出，当ROM的地址加1以后，ROM的数据是滞后了一个时钟才输出的，而ROM数据输出的时刻(这个时候ROM的输出数据并没有稳定)刚好是spi_module模块发送下个数据最高位的时刻，那么这就有可能导致数据发送错误，从以上时序图就可以看出8’h33和8’h24两个数据正确发送了，但是8’h98这个数据就发送错误了。
为了解决这个问题，其实只需要把spi_module模块的发送状态机在加一个冗余状态就行了，spi_module模块的发送状态机一共有0~15总共16个状态，那么我在加一个冗余状态，这个状态执行的操作和最后那个状态执行的操作完全相同，这样就预留了一个时钟的时间用来预先设置好要发送的数据，这样的效果是发送数据的最后一个bit实际上占用了3个时钟周期，其中第一个时钟周期把O_tx_done 拉高，后两个时钟周期把O_tx_done拉低。
SPI协议的Verilog 实现
// //接收数据存入 out_data
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begin case(addr) 1'b0: begin in_buffer = in_data; busy = 1'b1; end 转入工作状态 1'b1: begin busy = 1'b0;end endcase end end else begin if(cs) begin clkcount = clkcount + 1'b1; if(clkcount >= 8'b10) // 控制 SCK 周期 begin clkcount = 0; if((count % 2) == 0) //待发数据存入缓存区，
DataPort[5]-DataPort[0] ： busy、sdo 、addr、cs、wr、rd DataPort[21]-DataPort[14] ：待发送 8bit 数据 DataPort[13]-DataPort[6] ： 接收的 8bit 数据
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� 总结
完成时间：12.4--12.12 前期：该阶段主要是熟悉 SPI 工作原理，进一步掌握和认识 SPI 通信协议。Chipscore 的使 用之前未曾接触， 在这一阶段， 我先通过简单编程结合开发板抓取数据进行分析达到 对其的基本掌握。 中期：在熟悉 SPI 的工作原理之后，开始尝试编写代码。写了两三次代码，效果均不理想， 很多问题在编写代码的时候没有考虑清楚，导致到了仿真阶段结果与预期有所差距， 且代码冗长复杂。参考了一些资料，效果也不是很好，特别是数据传输暂停部分， 很 多都省略了。不过借鉴别人写的代码也让我收获了不少编写的经验，有些情况下， 运 用不同的逻辑思维可以让代码更简洁、 更具有健壮性。 当然期间也遇到了一些自己无 法解决的问题，非常感谢福星学长耐心的指导，让我学到了不少知识和经验。 后期：该阶段主要是对代码进行再修改、波形仿真以及抓数据调试。 问题及分析: 小问题遇到不少，不过大多都通过 error 的提示，或者上网搜索，找到了问题的原因， 并予以解决。也有软件上的原因，比如：第一次装 ISE 的时候可能没有安装好，上板调试的 时候，cable 不能识别。经过测试分析发现 ISE 里的 drive 没有装上。考虑到这样一个问题的 出现可能还会附带有一些软件上的漏洞，重装了一遍 ISE，问题解决。 使用 chipscope 的时候，芯片配置不对连接失败，查阅该电路板的资料，重新配置，问 题解决。在 chipscope 里面有些触发信号找不到，经分析是被优化了，通过简单修改代码避 免它被优化后，问题解决。运行 chipscope 后发现 waveform 始终没反应，经过一番分析， 认 为时钟线的引脚配置有问题，重换一个时钟信号线 I/O 引脚，问题解决。解决后发现抓取的 波形没有明显的高低跳变，经分析可能是参考时钟选取不对，重选后问题解决。
verilog基本电路设计(包括：时钟域同步、无缝切换、异步fifo、去抖滤波))
Verilog基本电路设计（包括：时钟域同步、无缝切换、异步FIFO、去抖滤波））Verilog基本电路设计共包括四部分：单bit跨时钟域同步时钟无缝切换异步FIFO去抖滤波Verilog基本电路设计之一: 单bit跨时钟域同步（帖子链接：/thread-605419-1-1.html）看到坛子里不少朋友，对于基本数字电路存在这样那样的疑惑，本人决定开贴，介绍数字电路最常见的模块单元，希望给初学者带来帮助，也欢迎大佬们前来拍砖。
如果想要做数字设计，下面这些电路是一定会碰到的，也是所有大型IP，SOC设计必不可少的基础，主要包括异步信号的同步处理，同步FIFO，异步FIFO，时钟无缝切换，信号滤波debounce等等，后面会根据大家反馈情况再介绍新电路。
首先介绍异步信号的跨时钟域同步问题。
一般分为单bit的控制信号同步，以及多bit的数据信号同步。
多bit的信号同步会使用异步FIFO完成，而单bit的信号同步，又是时钟无缝切换电路以及异步FIFO电路的设计基础，这里先介绍单bit信号同步处理。
clka域下的信号signal_a，向异步的clkb域传递时，会产生亚稳态问题。
所有的亚稳态，归根结底就是setup/hold时间不满足导致。
在同一个时钟域下的信号，综合以及布线工具可以在data路径或者clock路径上插入buffer使得每一个DFF的setup/hold时间都满足；但是当signal_a在clkb域下使用时，由于clka与clkb异步，它们的相位关系不确定，那么在clkb的时钟沿到来时，无法确定signal_a此时是否处于稳定无变化状态，也即setup/hold时间无法确定，从而产生亚稳态。
这种异步信号在前后端流程里面是无法做时序分析的，也就是静态时序分析里常说的false_path。
消除亚稳态，就是采用多级DFF来采样来自另一个时钟域的信号，级数越多，同步过来的信号越稳定。
对于频率很高的设计，建议至少用三级DFF，而两级DFF同步则是所有异步信号处理的最基本要求。
用于SoC的SPI接口设计与验证
用于SoC的SPI接口设计与验证匡春雨;马琪;陈科明【摘要】The RTL design and functional simulation of SPI IP core applied to SoC design is presented in this paper. The AMBA 2.0 bus standards is adopted to achieve the communication between the peripheral devices and the internal system through SPI. As fore data transmission section,the traditional design method was abandoned,which needs a specific shift regis-ter for serial/parallel transfer. The shifting transmission register and receive register are put together by the reuse registers to im-prove the speed and save the hardware resources. IP is verified with an SoC verification platform under SoC environment. The re-sults of simulation at the clock frequency of 100 MHZ show that the design can achieve data transmission and meet the require-ments of time-sequence design.%给出了一个可用于SoC设计的SPI接口IP核的RTL设计与功能仿真。
基于UVM的SPI接口IP核的设计与验证
基于UVM的SPI接口IP核的设计与验证SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行外设接口，广泛应用于数字系统中。
为了实现SPI接口的功能，需要设计和验证相应的IP核。
本文将介绍基于UVM（Universal Verification Methodology）的SPI接口IP核的设计与验证。
首先，我们需要了解SPI接口的基本原理。
SPI接口由一个主设备和一个或多个从设备组成。
主设备通过时钟信号控制数据的传输，同时使用片选信号选择从设备。
主设备通过一个数据线发送数据，并通过另一个数据线接收从设备返回的数据。
SPI接口的主要特点是数据传输速度快、灵活性高，适用于多种外设连接。
在设计SPI接口的IP核时，我们需要考虑以下几个方面。
首先，IP核需要支持不同的SPI模式，包括不同的时钟极性和相位设置。
其次，IP核需要能够处理不同的数据位宽，并支持全双工和半双工传输模式。
此外，IP核还需要支持多个从设备的片选信号，并能够处理中断请求。
为了验证SPI接口的IP核，我们采用了UVM方法。
UVM 是一种基于SystemVerilog的验证方法学，提供了一套丰富的验证库和方法。
我们可以利用UVM提供的功能，建立一个完整的验证环境，并编写验证测试用例。
在验证SPI接口的IP核时，我们需要分别验证其主设备和从设备的功能。
对于主设备，我们可以编写测试用例来验证其发送数据的正确性、时序和时钟控制的准确性。
对于从设备，我们可以编写测试用例来验证其接收数据的正确性和片选信号的选择准确性。
通过使用UVM方法，我们可以模拟SPI接口的IP核，并在仿真平台上验证其功能和性能。
通过编写一系列的测试用例，我们可以确保IP核在不同的工作场景下都能正常工作。
综上所述，本文介绍了基于UVM的SPI接口IP核的设计与验证。
通过设计一个支持多种模式、不同数据位宽和多个从设备的IP核，并利用UVM方法进行验证，我们可以确保IP核在实际应用中的正确性和可靠性。
【CPLD+Verilog】CPLD实现SPI接口
CPLD 实现SPI 接口1 实现原理CPLD 实现SPI 接口模块,通过对寄存器的操作,实现SPI 接口功能,对外部SPI 设备进行访问。
CPLD 内部SPI 模块逻辑框图如下所示。
CLK_DIVRX_SHIFT_REGSTATUS LOGICspi_clkspi_cs spi_dospi_tx_data_we_pulsereset_n spi_tx_data spi_rx_data spi_clk_div spi_rx_data_rd_pulsespi_dispi_tx_data_we_busy spi_rx_data_rd_ready spi_data_tx_we_overflow spi_data_rx_rd_nop spi_data_rx_rd_overtime cpld_clkCONTROL LOGICCOUNT LOGIC通过对主时钟分频,得到的SPI 接口时钟,其分频值可通过spi_clk_div 值设定,最小为6分频,当设置分频值低于6分频时,默认6分频。
SPI 接口的片选信号spi_cs 在写数据传输寄存器spi_tx_data 时,通过自动产生写脉冲spi_tx_data_we_pulse ,逻辑综合生成。
spi_rx_data_rd_pulse 在读取接收数据spi_rx_data 的数据时自动产生。
spi_di 和spi_do 分别由数据移位寄存器通过数据移位产生和接收。
spi_clk 由内部分频时钟和传输状态逻辑综合输出,在有数据时输出,无数据时保持高电平。
状态逻辑spi_tx_data_we_busy 信号分别表示数据正在传输,无法写入spi_tx_data 寄存器; spi_rx_data_rd_ready 信号表示数据接收完成,可读取spi_rx_data 寄存器的值。
错误状态逻辑spi_data_tx_we_overflow 信号表示在spi_tx_data 寄存器中写入了待传输值后,还未传输就又写入新的传输数据,表示写数据溢出。
基于Verilog HDL的信号处理板卡中双向端口的设计
文章编号：1002—8692(2008)S1-0062-03基于V er i l og H D L的信号处理板卡中双向端口的设计术实用设计陈美燕．王丹(西南交通大学电子信息科学与技术学院，四川成都610031)【摘要J选用X i l i n x的V i r t ex--4芯片和11公司C6000的D SP—TM S320C6713，设计一个高速信号(采集)处理板，介绍了其系统构成和各模块的逻辑框图。
应用V er i l og H D L语言对双向端口进行了描述。
同时给出仿真初始化双向端口的方法。
【关键词】双向端口；FPG A；D SP处理器；V er i l og H D L语言【中图分类号】T N911．22【文献标识码】AD es i gn of I，o PO r t B a se d o n V er i l og H D L i n Si gn al Pr oces s i ng B oa r dC H EN M ei-yan，W A N GD an(Sch ool of I n f or m at i o n Sci e nce＆T ec hnol ogy，Sor t hwest J i aot o ng U ni vers渺，Chengh610031，C hi n a)【A bs t ra ct】Sel e ct i ng X i l i nx V i r t ex-4chi p，and Texas I ns t r um ent s c om pa ny7s C6000D SP-1M S320C6713，a hi gh-spee d s i g nal (c ol l ec t i on)pr oc ess i ng boa r d i s de si gne d i n t hi s pa pe r，i nt r oduc i ng i t s sys t em co nst i t ut es，a8w el l a8t he di a gr am of t he l ogi c m odul es．I／O pert i s de scr i bed by V er i l og H D L。
SPI总线接口的verilog的实现
十二SPI总线接口的verilog的实现1.实验目的项目中使用的许多器件需要SPI接口进行配置，比如PLL：ADF4350，AD：AD9627，VGA：AD8372等，本实验根据SPI协议，编写了一个简单的SPI读写程序，可以进行32位数据的读写，可以设置SPI SCLK相对于主时钟的分频比。
2.实验原理SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。
SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。
也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。
（1）MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入（2）MISO –主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK –时钟信号，由主设备产生（4）CS –从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。
这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就是负责通讯的3根线了。
通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。
这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK 提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。
数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。
Verilog的spi总线
SPI串行总线接口的Verilog实现摘要：集成电路设计越来越向系统级的方向发展,并且越来越强调模块化的设计。
SPI(Serial Peripheral Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,容许CPU 与各种外围接口器件以串行方式进行通信、交换信息。
本文简述了SPI总线的特点,介绍了其4条信号线,SPI串行总线接口的典型应用。
重点描述了SPI串行总线接口在一款802.11b芯片中的位置,及该接口作为基带和射频的通讯接口所完成的功能,并给出了用硬件描述语言Verilog HDL 实现该接口的部分程序。
该实现已经在Modelsim 中完成了仿真, 并经过了FPGA 验证, 最后给出了仿真和验证的结果。
在SOC设计中,利用EDA 工具设计芯片实现系统功能已经成为支撑电子设计的通用平台.并逐步向支持系统级的设计方向发展。
而且,在设计过程中,越来越强调模块化设计。
SPI总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,具有接口线少、通讯效率高等特点。
本文给出的是利用Verilog HDL实现的SPI总线模块,该模块是802.11b无线局域网芯片中一个子模块,该模块完成了芯片中基带(base band)与RF的通讯工作.1 SPI总线接口概述SPI(Serial Parallel Bus)总线是Motorola公司提出的一个同步串行外设接口,允许CPU 与各种外围接口器件(包括模/数转换器、数/模转换器、液晶显示驱动器等)以串行方式进行通信、交换信息。
他使用4条线：串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出线(MISO)、主机输出/从机输入线(MOSI)、低电平有效的使能信号线(CS)。
这样,仅需3～4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O 器件其典型结构如图1所示。
SPI总线具有以下特点：(1)连线较少,简化电路设计。
并行总线扩展方法通常需要8根数据线、8～16根地址线、2～3根控制线。
一种可复用的SPI接口设计与实现
一种可复用的SPI接口设计与实现朱道山【摘要】Based on the investigation of SPI interface standard,a new design scheme of reusable SPI interface is proposed,and with the new design of SPI interface the disadvantage is solved that the communication couldn't be triggered by the slave module and the transmission takes no feedback when using general SPI protocol.And with the adoption of Johnson counter for clock frequency dividing,the validity of data transmission in NAK mechanism is guaranteed.This proposed scheme,implemented on FPGA,is verified in Qusetasim simulation environment.Experimental results indicate that this proposed scheme could meet the requirement of high-rate data transmission,and for its reliability in performance,could also serve as a new IP core for data communication of between MPUs.%基于SPI接口标准的研究,提出一种新型的可复用SPI接口设计方案.通过重新设计SPI接口,解决了SPI无法由从设备发起通信以及传输无反馈的不足.时钟分频采用约翰逊计数器实现,保证了SPI在没有应答机制的情况下数据传输的正确性.该设计基于FPGA实现,并在Qusetasim仿真环境下验证通过.设计满足sPI接口串行数据高速传输的要求,性能可靠,可作为独立的IP核应用于微处理器之间的数据传输.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)002【总页数】4页(P389-392)【关键词】SPI接口;FPGA;复用;IP核;约翰逊计数器【作者】朱道山【作者单位】中国西南电子技术研究所,四川成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN911.7近年来，随着通信系统的发展，为了适应任务复杂性的要求，往往使用多个微处理器完成对接收信号的处理，这就需要一种高效的数据总线来完成它们之间的大量数据传输。
Verilog--SPI协议
Verilog--SPI协议Verilog -- SPI协议简介SPI是⼀种全双⼯通信，并且是⼀种同步传输⽅式（slave的接收clk需要master给出）SPI总线是⼀种4线总线，因其硬件功能很强，所以与SPI有关的软件就相当简单，使中央处理器（Central Processing Unit，CPU）有更多的时间处理其他事务。
正是因为这种简单易⽤的特性，越来越多的芯⽚集成了这种通信协议，⽐如AT91RM9200。
SPI是⼀种⾼速、⾼效率的串⾏接⼝技术。
通常由⼀个主模块和⼀个或多个从模块组成，主模块选择⼀个从模块进⾏同步通信，从⽽完成数据的交换。
SPI是⼀个环形结构，通信时需要⾄少4根线（事实上在单向传输时3根线也可以）。
SPI的通信原理很简单，它以主从⽅式⼯作，这种模式通常有⼀个主设备和⼀个或多个从设备，需要⾄少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。
也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输⼊）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（⽚选）。
（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输⼊，从设备数据输出；（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输⼊；（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产⽣；（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
其中，CS是从芯⽚是否被主芯⽚选中的控制信号，也就是说只有⽚选信号为预先规定的使能信号时（⾼电位或低电位），主芯⽚对此从芯⽚的操作才有效。
这就使在同⼀条总线上连接多个SPI设备成为可能。
(以上来⾃百度百科）SPI最⼤传输速率SPI是⼀种事实标准，由Motorola开发，并没有⼀个官⽅标准。
已知的有的器件SPI已达到50Mbps。
具体到产品中SPI的速率主要看主从器件SPI控制器的性能限制。
基于FPGA的SPI接口Flash控制器设计及在存储配置数据中的应用
基于FPGA的SPI接口Flash控制器设计及在存储配置数据中的应用赵庆平;姜恩华【摘要】介绍了SPI工作原理，给出了一种基于FPGA的SPI控制器的设计方法。
利用FPGA丰富的逻辑资源以及产生精确时序的能力，非常方便地对SPI flash进行读写、擦除等操作，从而能快速、准确地存储数据。
阐述SPI控制器的设计过程，使用Modelsim进行仿真验证，并用VHDL硬件描述语言进行编程，下载到FPGA开发板上进行测试验证，对SPI接口Flash进行操作。
证明了系统设计方法的正确性和可靠性。
该方法对FLASH存储控制系统的设计具有普遍适用性，可用于对FPGA配置进行保存。
%It introduces the operating principles of SPI (serial peripheral interface) and gives a designed method by using SPI controller based on FPGA (Field Programmable Gate Array). We can expediently read-write and wipe SPI flash to quickly and accurately storage data with rich logical resources and accurate time series making by FPGA.It also expounds the designing process of SPI controller, which utilizes the simulation and verification by Modelsim and uses VHDL hardware description language controller to program, and then download the program to FPGA development board to test and verify and finally operates the SPI interface flash. It is proved that the method is correct and reliable, and has general applicability to the system designing of the FLASH controller and can be used to save the FPGA configuration.【期刊名称】《唐山师范学院学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P69-72)【关键词】SPI控制器;FPGA;VHDL设计;Modelsim仿真【作者】赵庆平;姜恩华【作者单位】淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000;淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北 235000【正文语种】中文【中图分类】TP332.3使用德致伦公司出品的开发板Genesys，该开发板使用的FPGA芯片是xilinx公司的Virtex-5，Virtex-5系列采用第二代高级芯片组合模块（ASMBLTM）列式架构，采用业界一流的65 nm铜工艺技术，支持多达330 000个逻辑单元，6个时钟管理模块，多达1 200个用户接口，提供从1.2 V到3.3 V的广泛的I/O标准范围，高达16.4 Mb的集成模块存储器，与Select IO技术配合使用，简化源同步接口[4]。
SPI接口的Verilog语言实现
电子与电气工程系课程设计、专题（综合）实验报告课题名称__串行接口IP核的设计与验证(spi)_专业____ 电子信息工程________班级_____ 08电子1班__________学号__0806012103_ 0806012104_姓名___ 高江柯____吴冠雄__ ______成绩________________________指导教师_______袁江南____________2011年 6 月 15 日串行接口IP核的设计与验证(SPI)（FPGA作为主机）一、实验目的：通过本实验的学习，使学生掌握使用VHDL 设计一个实用数字系统的能力，以及单片机串行接口编程等知识，训练 VHDL以及单片机的编程与综合使用能力，培养工程设计的基本技能，为今后毕业设计以及实际工作奠定基础。
二、实验原理SPI 接口是在CPU 和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C 总线要快,速度可达到几Mbps。
SPI 接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：（1）MOSI –主器件数据输出,从器件数据输入（2）MISO –主器件数据输入,从器件数据输出（3）SCLK –时钟信号,由主器件产生（4）/CS –从器件使能信号,由主器件控制在点对点的通信中,SPI 接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。
SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。
下图所示,在SCLK 的下降沿上数据改变,同时一位数据被存入移位寄存器。
三、实验步骤：1、查找关于SPI的资料，认识理解SPI。
2、根据SPI传输数据的时序图构建出SPI的框图。
3、利用自顶向下的方法根据框图分模块进行程序的编写。
板级通信总线之SPI及其Verilog实现
板级通信总线之SPI及其Verilog实现打算写⼏篇专题，系统总结下常⽤的⽚上总线、现场总线，就先从最常⽤的SPI开始吧。
1. SPI是⼲什么的？除了SPI还有那些其它电路板及的通讯总线？有何差别？相信接触过MCU的同学对SPI都不陌⽣，详细定义就不罗嗦了。
SPI常⽤的场合包括ADC读写、存储芯⽚读写、MCU间通讯等等。
可以⼀主多从（通过⽚选来选择Slave），也可以做成菊花链等等形式的拓扑。
与SPI类似的总线还有IIC、UART等，甚⾄还有很多单根线的总线，原理都是基于简单的串⾏通信，区别在于收发时序和连接拓扑。
要熟练使⽤这些总线，关键在于理解其时序图，在此基础上创造各种变种的总线形式也不是难事（当然为了设计的通⽤性不建议这么做）。
以下维基百科的SPI词条介绍⾮常全⾯，推荐阅读。
2. SPI是什么样的？在此借⽤⼀张维基百科上的图，SPI通常有4根线，SS⽤于选定当前通信的slave，SCLK为通信的基准时钟，采样/发送都在时钟边沿执⾏，MOSI、MISO为串⾏的数据线。
以下是⼀个典型的SPI时序图，Master和Slave均在时钟上升沿采样，下降沿发送数据。
数据从最⾼位(MSB)开始发送。
需要注意图中所有的时序关系都要被满⾜，包括CS下降沿到第1个时钟上升沿间隔（t sclk_su）、数据的建⽴时间（t SU）、保持时间(t HD)等等。
通常这些参数由具体的器件决定，如果不满⾜则有通信失败的风险。
3. 如何使⽤SPI？SPI有哪⼏种配置模式（相位、极性）？根据SPI时钟信号的空闲状态、是上升沿采样还是下降沿采样，SPI有四种模式。
CPOL=0表⽰时钟空闲时为低电平，反之为⾼电平；CPHA=0表⽰时钟信号第⼀个边沿是采样边沿，反之表⽰第2个边沿是采样边沿。
对于带SPI接⼝的MCU⽽⾔，通常可由软件配置CPOL（Clock Polarity）、CPHA（Clock Phase），以适应和不同类型器件的通信。
Verilog实现FPGA作为从机与STM32进行SPI协议通信
FPGA作为从机与STM32进行SPI协议通信Verilog实现一．SPI协议简要介绍SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于 CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。
SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。
SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。
如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。
SPI主模块和与之通信的外设时钟相位和极性应该一致。
以下是SPI时序图：主要讲解一下广泛使用的两种方式设置：SPI0方式：CPOL=0，CPHA=0；SCK空闲状态为低电平，第一个跳变沿（上升沿）采样数据，无论对Master还是Slaver都是如此。
SPI3方式：CPOL=1，CPHA=1；SCK空闲状态为高电平，第二个跳变沿（上升沿采样数据，无论对Master还是Slaver都是如此。
v2lvs命令将verilog网表转为spice网表
v2lvs命令将verilog网表转为spice网表使用举例在《calibre自带v2lvs命令使用指南》介绍了calibre v2lvs命令的参数及其作用，这篇主要对其如何将verilog网表转为spice网表进行举例说明。
1verilog网表转为spice网表,最基本的v2lvs -v verilog.v -o spice.spi2verilog网表转为spice网表，并将需要附加的.verilog库转换到输出的spice.spi网表中v2lvs -v verilog.v -l other_lib.v -o spice.spi3verilog网表转为spice网表，并将需要附加的.spice库 include 到生成的spice.spi网表中v2lvs -v verilog.v -s other_lib.spi -o spice.spi4verilog网表转为spice网表，并将verilog中的地 s0、s1 分别改名为 GND和VDDv2lvs -v verilog_file -s0 GND -s1 VDD -o spice_file5verilog网表转为spice网表,大综合v2lvs -v verilog.v -l other_lib.v -s other_lib.spi -s0 GND -s1 VDD -o spice.spi 或者有更多的.verilog和.spice库需要以spice.spi中输出，可以使用多个-l和-s参数以上只是个人使用中的一些小结，如有不正确和不全面之处希望大家留言补充。
做为现今流行的深亚微米集成电路物理验证工具，calibre 有其强大的功能，其 v2lvs命令能够方便的把verilog格式网表转为spice格式网表，对于IC后端的工程师来说是非常有用，且有必要掌握的。
命令：v2lvs可用参数：[-l verilog_lib_file] [-lsp spice_library_file] [-lsr spice_library_file] [-s spice_library_file] [-s0 groundnet] [-s1 powernet] [-sk] [-p prefix] [-w warning_level] [-a array_delimiters] [-c char1[char2]] [-u unnamed_pin_prefix] [-t svdb_dir] [-addpin pin_name] [-b] [-n] [-i] [-e] [-h] [-cb][-ictrace]参数介绍：··-v verilog_design_fileSpecifies the filename of the input Verilog structural netlist.· -o output_spice_fileSpecifies where to place the output LVS SPICE netlist. Default is standard out.· -l verilog_lib_fileSpecifies the location of the Verilog primitive library file. It is not translated.· -lsp spice_library_fileSpecifies SPICE library file name using pin mode. The SPICE file is parsed for interface configurations. Pins with pin select ([ ]) annotation are kept as individual pins using escaped identifiers.· -lsr spice_library_fileSpecifies SPICE library file name using range mode. The SPICE file is parsed for interface configurations. Pins with pin select ([ ]) annotation are assembled into Verilog ranges. · -s spice_library_fileSpecifies that the -o output file have a .INCLUDE statement placed at the beginning that points to the SPICE library file.· -s0 groundnetSpecifies the default net name for mapping to pin connections with a value of zero (0). Outputs the specified names in place of Verilog supply0 nets and generates .GLOBAL declarations in the output netlist.· -s1 powernetSpecifies the default net name for mapping to pin connections with a value of one (1). Outputs the specified names in place of Verilog supply1 nets and generates .GLOBAL declarations in the output netlist.· -skSpecifies that Verilog supply0 and supply1 nets are not connected to the globalpower and ground nets.· -p prefixAdds prefix to Verilog gate level primitive cells.· -w warning_levelControls the amount of warning message output. Possible level choices are:0 Selects to output no warning messages.1 Selects to output warning messages for skipped blocks and modules only.2 Selects to output level 1 and calls to undeclared modules and pin arrayswith widths wider than ports. This is the default.3 Selects to output level 2 and called port array mismatches andunsupported compiler directives.4 Selects output level 3 plus all ignored constructs.· -a array_delimitersChanges the array delimiter characters. The default is [ ].· -c char1[char2]Sets the substitution characters for escaped identifier characters illegal inSPICE. char1 replaces $, comma, (, ), and =. char2 replaces /. No space isneeded between the two user-supplied arguments.· -u unnamed_pin_prefixSpecifies a prefix to add to unnamed pin connections in module instantiations.· -t svdb_dirAdds source netlist pin direction information to the SVDB. This is used inCalibre xRC.· -addpin pin_name。
SPI接口的verilog实现
/****************************************************************************** ****************** SPI MASTER* January 2007******************************************************************************* *****************/`timescale 10ns/1nsmodule SPI_Master ( miso, mosi, sclk, ss, data_bus, CS, addr, pro_clk, WR, RD);inout [7:0] data_bus; // 8 bit bidirectional data businput pro_clk; // Host Processor clockinput miso; // Master in slave outinput [1:0] addr; // A1 and A0, lower bits of address businput CS; // Chip Selectinput WR, RD; // Write and read enablesoutput mosi; // Master out slave inoutput sclk; // SPI clockoutput [7:0] ss; // 8 slave select linesreg [7:0] shift_register; // Shift registerreg [7:0] txdata; // Transmit bufferreg [7:0] rxdata; // Receive bufferreg [7:0] data_out; // Data output registerreg [7:0] data_out_en; // Data output enablereg [7:0] control, status; // Control Register COntrols things like ss, CPOL, CPHA, clock divider// Status Register is a dummy register never used.reg [7:0] clk_divide; // Clock divide counterreg [3:0] count; // SPI word length counterreg sclk;reg slave_cs; // Slave cs flagreg mosi; // Master out slave inreg spi_word_send; // Will send a new spi word.wire [7:0] data_bus;wire [7:0] data_in = data_bus;wire spi_clk_gen;wire [2:0] divide_factor = control[2:0];wire CPOL = control[3];wire CPHA = control[4];wire [7:0]ss;/* Slave Select lines */assign ss[7] = ~( control[7] & control[6] & control[5] & (~slave_cs)); assign ss[6] = ~( control[7] & control[6] & ~control[5] & (~slave_cs)); assign ss[5] = ~( control[7] & ~control[6] & control[5] & (~slave_cs)); assign ss[4] = ~( control[7] & ~control[6] & ~control[5] & (~slave_cs)); assign ss[3] = ~(~control[7] & control[6] & control[5] & (~slave_cs)); assign ss[2] = ~(~control[7] & control[6] & ~control[5] & (~slave_cs)); assign ss[1] = ~(~control[7] & ~control[6] & control[5] & (~slave_cs)); assign ss[0] = ~(~control[7] & ~control[6] & ~control[5] & (~slave_cs));/* clock divide */assign spi_clk_gen = clk_divide[divide_factor];/* Clock Divider */always @ (negedge pro_clk) beginclk_divide = clk_divide + 1;end/* Reading the miso line and shifting */always @ (posedge (sclk ^ (CPHA ^ CPOL)) or posedge spi_word_send) begin if (spi_word_send) beginshift_register[7:0] = txdata;end else beginshift_register = shift_register << 1;shift_register[0] <= miso;endend/* Writing the mosi */always @ (negedge (sclk ^ (CPHA ^ CPOL)) or posedge spi_word_send) begin if (spi_word_send) beginmosi = txdata[7];end else beginmosi = shift_register[7];endend/* Contolling the interrupt bit in the status bit */always @ (posedge slave_cs or posedge spi_word_send) begin if (spi_word_send) beginstatus[0] = 0;end else beginstatus = 8'h01;rxdata = shift_register; // updating read buffer endend/* New SPI wrod starts when the transmit buffer is updated */ always @ (posedge pro_clk) beginif (spi_word_send) beginslave_cs <= 0;end else if ((count == 8) & ~(sclk ^ CPOL)) beginslave_cs <= 1;endend/* New Spi word is intiated when transmit buffer is updated */ always @ (posedge pro_clk) beginif (CS & WR & addr[1] & ~addr[0]) beginspi_word_send <=1;end else beginspi_word_send <=0;endend/* Generating the SPI clock */always @ (posedge spi_clk_gen) beginif (~slave_cs) beginsclk = ~sclk;end else if (~CPOL) beginsclk = 0;end else beginsclk = 1;endend/* Counting SPI word length */always @ (posedge sclk or posedge slave_cs) beginif (slave_cs) begincount = 0;end else begincount = count + 1;endend/* Reading, writing SPI registers */always @ (posedge pro_clk) beginif (CS) begincase (addr)2'b00 : if (WR) control <= data_in;2'b01 : if (RD) data_out <= status; // Void2'b10 : if (WR) txdata <= data_in;2'b11 : if (RD) data_out <= rxdata;endcaseendend/* Controlling the data out enable */always @ (RD or data_out) beginif (RD)data_out_en = data_out;elsedata_out_en = 8'bz;endassign data_bus = data_out_en;initialbeginmosi = 0;//sclk = 0;control = 0;count = 0;slave_cs = 1;txdata = 0;rxdata = 0;clk_divide = 0;data_out = 0;endendmodule/********************************************** END ******************************************************************/。
基于UVM的APB-SPI验证平台的设计方法与实现技术
基于UVM的APB-SPI验证平台的设计方法与实现技术基于UVM的APB-SPI验证平台的设计方法与实现技术一、引言随着数字集成电路的高度发展，可编程逻辑设备（PLD）在各种电子设备中的应用不断增加。
为确保这些 PLD 设备的功能正确性和稳定性，需要进行严格的验证工作。
本文将介绍一种基于Universal Verification Methodology（UVM）的Advanced Peripheral Bus（APB）与Serial Peripheral Interface（SPI）的验证平台设计方法与实现技术。
二、APB和SPI协议简介APB和SPI是两种常用的串行通信协议，用于连接微处理器和外设。
APB是一种低功耗和高性能的总线协议，它通过统一的地址和数据线，实现了对外围设备的读写操作。
SPI是一种简单的同步串行通信协议，每个外围设备都有一个片选线，可以通过与微处理器交互进行数据传输。
三、UVM测试平台设计方法1. 环境架构设计在设计UVM测试平台时，需要考虑到测试环境和被测设计的互动。
首先，创建一个环境类来模拟测试环境，包括实例化被测设计以及其他必要的外设模块。
然后，使用相关接口将测试环境与被测设计连接起来。
2. 驱动和监控器设计驱动和监控器是验证平台中的核心组件。
驱动负责向被测设计发送有效的数据包，并处理相关时序。
监控器负责监听被测设计发送的数据包，并进行校验。
3. 配置和注入错误为了确保被测设计的稳定性和鲁棒性，需要在测试平台中配置和注入错误。
这可以通过配置寄存器值或注入故障来实现。
例如，可以向被测设计发送错误的数据包，观察其响应是否正确。
四、UVM实现技术1. 类和对象UVM基于SystemVerilog语言实现，通过使用类和对象来描述和组织验证平台中的各个组件。
类是UVM中最基本的单位，对象是类的实例。
2. UVM构建块UVM提供了一系列的构建块，用于创建而不是定义测试平台的各个组件。
可复用SPI模块IP核的设计与验证
可复用SPI模块IP核的设计与验证
高谷刚;罗春
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2004(000)011
【摘要】SoC是超大规模集成电路的发展趋势和新世纪集成电路的主流[1].其复杂性以及快速完成设计、降低成本等要求,决定了系统级芯片的设计必须采用
IP(Intellectual Property)复用的方法.本文介绍以可复用IP设计方法,设计串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)模块IP核的思路,用Verilog语言实现,并经FPGA验证,通过TSMC(台湾集成电路制造公司)的0.25μm工艺生产线流水实现,完成预期功能.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】高谷刚;罗春
【作者单位】江苏警官学院;东南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN47
【相关文献】
1.基于AMBA总线的SPI可复用模块的设计与验证 [J], 王飞
2.基于APB总线接口的SPI协议IP核的设计与验证 [J], 郭艾华
3.可复用ENC28J60控制IP核开发与验证 [J], 张文爱;刘文彬
4.应用于GPS导航基带芯片的SPI IP核的设计和验证 [J], 曹磊; 李晓江; 马成炎
5.基于AMBA总线的SPI协议IP核的设计与验证 [J], 赵杰;曹凡;冮殿亮
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武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (3)1.1课题研究背景 (3)1.2 SPI研究目的及意义 (4)1.3 本章小结 (4)2 SPI原理分析 (5)2.1 SPI介绍 (5)2.2 SPI工作模式 (6)2.3 SPI传输模式 (6)2.4 SPI协议 (7)2.5 本章小结 (8)3 方案论证 (10)3.1在51系列单片机系统中实现 (10)3.2 用可编程逻辑器件设计SPI (11)3.3 本章小结 (11)4 SPI的电路设计 (12)4.1 SPI设计系统的功能 (12)4.2 SPI各部分具体实现 (12)4.2.2 SPI系统中所用的寄存器 (13)4.2.3 SPI速率控制 (14)4.2.4 SPI控制状态机 (14)4.2.5 SPI程序设计流程图 (15)4.3 SPI仿真及开发板上调试验证分析 (16)4.3.1 仿真分析 (16)4.3.2开发板上调试 (18)4.4 本章小结 (20)5 论文总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录1 (24)附录2 (28)摘要随着专用集成电路（ASIC)设计技术的进步以及超大规模集成电路（VLSI)工艺技术的飞速发展，以及其价格的日益降低，采用FPGA编程的硬件电路来实现诸如SPI接口也日益切实可行，相对软件实现具有更好的优点。
SPI接口是一种常用的标准接口，由于其使用简单方便且节省系统资源，很多芯片都支持该接口，SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间等等。
由于SPI接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的，但正因为没有确切的版本协议，不同厂家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别，容易引起歧义，有的甚至无法互联（需要用软件进行必要的修改）。
本文基于一种使用较为普遍的协议来进行设计，并参照Motorola公司的MC68HC11A8单片机中的SPI模块定义来设计的简化的SPI接口，用Verilog语言进行编写设计，并在ISE 软件上进行设计仿真，并在基于Xlinx公司的Spartan-3E芯片的Digilent公司出品的Nexys2开发板上用在线逻辑分析仪chipscope进行板上调试验证观察结果，并完成实现功能，并具有一些独创性的设计。
关键词：FPGA Verilog SPI协议 chipscope ISEAbstractWith the advances in design technology of ASIC and VLSI’s rapid development, and its price is lower, the hardware circuit based on FPGA programming interface to achieve such as SPI is feasible, and it realizes better than software. SPI interface is a common standard interface, due to its simple and convenient use and save system resource , a lot of chips support this interface. SPI interface is extensively applied in EEPROM, FLASH, real-time clock, AD converter, and digital signal processor and digital signals decoder, etc.Due to the interface is a fact SPI standard, and it has no standard protocol, most manufacturers design the SPI refer to the interface definition of Motorola's reference.Because of no definite agreement, there is a lot of different versions of the products in the technology exists on SPI interface, easy cause of ambiguity, some even cannot interconnect (need to do some m odification).Based on a common protocols for design, and the company MC68HC11A8 microcontroller of Motorola module definition to design the SPI simplified SPI interface, with Verilog language writing, and in the design of the software design ISE simulation, and based on the Xlinx company Digilent chip Spartan 3E - the Nexys2 development board with online logic analyzers chipscope on board, and debugging validation observations, and complete functionality has some distinctive design.Keywords：FPGA Verilog SPI protocol chipscope ISE1 绪论在研究SPI串行外围接口之前，我们首先要对其背景及其研究的目的要有所了解。
1.1课题研究背景数据传送有串行传送和并行传送两种方。
并行传送以其高速度占领了数据传送领域很长一段时间，采用并行传送的集成电路、外围设备可谓不计其数，从CPU、RAM/ROM到打印机。
从原理上讲，串行传输是按位传输方式，只利用一条信号线进行传输，例如：要传送一个字节（8位）数据，是按照该字节中从最高位逐位传输，直至最低位。
而并行传输是一次将所有一字节中8位信号一并传送出去。
自然最少需要8根信号线。
如果按每次传送的数据流量来看，并行传输要远快于串口，在电脑发展初期，由于数据传输速率不是很高，并行传输还是很快的。
但并行传输也有它的缺点：（1）干扰问题上面的人已经提到。
其根本原因是由于传输速率太快，一般达到100M以上，信号线上传递的频率将超过100MHz，想想看，调频收音机的频率也不过88~108MHz，也就是说，若用并行传输的话，是8根天线放在一起来传输信号，易发生干扰。
但如果加强屏蔽，减小信号线间的耦合电容，是可以继续增大传输速率的，不过这将变得不现实，因为这必然导致信号线将耗用更多金属，截面积更大。
但这并不是不能解决的问题。
（2）并行传输速率提升困难的最主要原因是同步问题并行传输时，发送器是同时将8位信号电平加在信号线上，电信号虽然是以光速传输的，但仍有延迟，因此8位信号不是严格同时到达接受端，速率小时，由于每一字节在信号线上的持续时间较长，这种到达时间上的不同步并不严重，随着传输速率的增加，与8位信号到达时间的差异相比，每一字节的持续时间显得越来越短，最终导致前一字节的某几位与后一字节的几位同时到达接受端，这就造成了传输失败，而且随着信号线的加长这种现象还会越发严重，直至无法使用。
——这是并口传输的致命缺点。
串行传输由于只有一位信号在信号线上，没有位同步问题，因此传送频率可以继续提高，当前传输速率已经达到1Gb/s（1000M）以上，而且还在提高，而并行传输在100Mb/s 左右就停滞不前了，可以预见，串行传输将会比并行传输越来越快。
为此，串行传输已经成为当今外设接口的主流传输方式，为此，摩托罗拉公司开发出了同步外设接口(SPI)，并随着时间不断改进，由于其占用线的资源少，且稳定可靠，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FLASH和显示驱动器之类的慢速外设器件通信，现在很多单片机等都有SPI模块来连接外围设备，从而使主机与外设传输数据更加方便。
1.2 SPI研究目的及意义SPI是一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，它是一种常用的标准接口，由于其使用简单方便且节省系统资源，很多芯片都支持该接口，SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间等等。
当然，串口通信还有其他的接口方式，S PI接口和UART相比，多了一条同步时钟线，对通信双方的时序要求不严格不同设备之间可以很容易结合，而且通信速度非常快。
一般用在产品内部元件之间的高速数据通信上面，如大容量存储器等。
这就凸现SPI的好处。
为此，研究SPI接口，可以更容易了解并外围器件传输过程，并对其已定义的进行改进，并使之更加可靠，功能强化。
SPI接口的扩展有硬件和软件两种方法,软件模拟SPI接口方法虽然简单方便,但是速度受到限制，在高速且日益复杂的数字系统中，这种方法显然无法满足系统要求，所以采用硬件的方法实现最为切实可行。
这使得与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。
SPI接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的，但正因为没有确切的版本协议，不同厂家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别，容易引起歧义，有的甚至无法互联（需要用软件进行必要的额修改）。
当前，基于主从处理器结构的系统架构已经成为一种主流（如 DSP+FPGA,MCU+FPGA 等），FPGA是在ASIC的基础发展出来的，它克服了专用ASIC不够灵活的缺点。
与其他中小规模集成电路相比，其优点主要在于它有很强的灵活性，即其内部的具体逻辑功能可以根据需要配置，对电路的修改和维护很方便。
目前，FPGA的容量已经跨过了百万门级，使得FPGA成为解决系统级设计的重要选择方案之一。
在这种架构下，应用FPGA来构建SPI通信接口是切实可行的。
并FPGA是可编程并可重复擦写的，从而具有更大的灵活性，在协议不标准的情况下，可根据外围设备的不同而灵活的改动SPI设计，使设计周期大大降低，并与外围设备连接更加方便。
1.3 本章小结本章主要介绍了SPI的背景，及研究的目的与意义，进而可以知道SPI提出的目的以及其现阶段的发展状况，从而可以对SPI的这些理解达到举一反三的目的。