FPGA——spi代码篇

最新推荐文章于 2025-09-10 08:16:45 发布

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#fpga开发 #信息与通信

一、FPGA 开发SPI基础

为了避免每次SPI驱动重写，直接参数化，尽量一劳永逸。SPI master有啥用呢，你发现各种外围芯片的配置一般都是通过SPI配置的，只不过有三线和四线。SPI slave有什么用呢，当外部主机（cpu）要读取FPGA内部寄存器值，那就很有用了，FPGA寄存器就相当于RAM，cpu通过SPI寻址读写数据。代码仅供参考，勿做商业用途。

二、SPI三线，四线区别

三线制指的是CS，CLK，MOMI，是半双工方式；四线制指的是 CS，CLK，MOSI和MISO，是全双工方式。

三、SPI代码构思

1. SPI salve

1.支持三线SPI或者四线SPI。通过define切换。

2.支持指令长度、帧长自定义。

3.工作时钟可自定义，大于SPI clk的2倍。

用户只需修改：（1）几线SPI。（2）单帧长度。（3）指令长度。（4）寄存器开辟。

注意：指令最高bit表示读写，低写高读，其余bit表示地址。指令接着为数据端，两者位宽之和即为SPI单帧长。

//`define SPI_LINE  //是否是三线SPI
`define SPI_FRAME_WIDTH 16 //SPI一帧长度为16
`define SPI_INS_WIDTH 8    //SPI指令长
`timescale 1ns/1ps
////
module spi_slave 
(
    input     i_clk               , //work clk
    input     i_rst_n             ,  
  
    input     i_spi_clk           , //SPI clk
    input     i_spi_cs            , //SPI cs

    `ifdef SPI_LINE                 //条件编译
    inout     io_spi_sdio          
    `else
    input     i_spi_mosi          , //SPI mosi
    output    o_spi_miso            //SPI miso
    `endif          
);
//位宽计算函数
function integer clogb2 (input integer depth);
begin
    for (clogb2=0; depth>0; clogb2=clogb2+1) 
        depth = depth >>1;                          
end
endfunction
reg r_cs = 1'b1; //打一拍
always @(posedge i_clk)
begin
    r_cs <= i_spi_cs;
end
reg [1:0] r_spi_clk_edge = 2'b00; //SPI clk边沿检测
always @(posedge i_clk)
begin
    r_spi_clk_edge <= {r_spi_clk_edge[0],i_spi_clk};
end //always
reg [clogb2(`SPI_FRAME_WIDTH-1)-1:0] r_spi_cnt = 'd0;
always @(posedge i_clk)
begin
    if (r_cs) //cs为高则归零
        r_spi_cnt <= 'd0;
    else if (r_spi_clk_edge == 2'b10) //下降沿才计数
        r_spi_cnt <= r_spi_cnt + 'd1;
end
////指令锁存
reg [`SPI_INS_WIDTH-1:0] r_ins = 'd0;
always @(posedge i_clk)
begin
    if ((~r_cs) && (r_spi_clk_edge == 2'b01)) //上升沿锁存数据
    begin
        if ((r_spi_cnt >= 0) && (r_spi_cnt <= `SPI_INS_WIDTH-1))
        `ifdef SPI_LINE                 //条件编译
            r_ins <= {r_