AD9361纯逻辑控制从0到1连载0-SPI接口

前言
AD9361作为一款功能强大的射频收发器件，在通信领域被广泛采用。ADI官方提供的Demo主要基于ZYNQ的软件控制方式，这种控制方法的优点是将所有功能配置都封装为API函数，使用者不需要了解太多AD9361的具体细节，特别是其1024个寄存器的具体定义。这种方法适合于快速上手验证，但是在产品实现时有诸多不便，甚至某些场合根本无法使用。本连载基于实际的产品开发经验，介绍了如何用纯逻辑（verilog）的方式，实现AD9361从0到1的无线收发过程。

AD9361是干什么的？

以上这段摘自《AD9361_cn.pdf》

AD9361纯逻辑控制的开发方法
AD9361有1024个寄存器，要了解每个寄存器的功能再写代码，是个很费事费力的工作，并且不是每个寄存器都有文档支撑，完全靠阅读寄存器的文档，很难写出正确的初始化代码。好在ADI官方提供了AD936x Evaluation Software,用于生成初始化的脚本。这个脚本是ADI公司特有的脚本语法，不能直接拿过来用，这个时候就需要将这个脚本语言翻译成verilog语言，一条条执行每条命令，从而完成AD9361的初始化工作。在完成了初始化工作后，还需要配置射频频率、增益控制、发射衰减等参数、读PLL锁定标志等等。如果需要快速跳频工作，那还需要加入Profile的校准相关的代码。后面按照步骤一一介绍。

第一步：实现SPI通信
参考文件《AD9361 Interface Spec v2.5.pdf》
AD9361的控制接口是SPI的接口，属于串行控制总线，以下是SPI的时序图。


AD9361支持三线SPI和4线SPI接口，我这里用4线SPI接口。为了方便，首先要将其转换为并行总线，我这里转换成Avalon总线，下面贴出代码接口定义：

module ad9361_spi(
        input 				clk,
        input				rst_n,
        //avalon interface
        input 				read,
        input 				write,
        input 		[9:0] 	address,
        input 		[7:0] 	writedata,
        output 	reg [7:0]	readdata,
        output 	reg 		waitrequest,
        //SPI interface
        output				spi_clk,
        output	reg			spi_csn,
        output	reg			spi_sdo,
        input				spi_sdi
);

第二步：实现Avalon总线仲裁，方便多个主控控制AD9361的SPI接口
我的代码中，有4个主控，分别是初始化主控，跳频校准主控，调试主控，参数配置主控，4个主控分时访问SPI接口。这么做的目的是方便切割模块，不然所有的功能代码揉到一起，不利于功能切割。代码可读性就会很差，也不利于维护。后面会一一介绍每个主控的作用。主控切换代码端口定义如下：

module avalon_mux #(parameter ADDR_WIDTH=256,DATA_WIDTH=256)
(
    input                           clk,
    input                           rst_n,

    input                           s0_read,
    input                           s0_write,
    input       [ADDR_WIDTH-1:0]    s0_address,
    input       [DATA_WIDTH-1:0]    s0_writedata,
    output  reg [DATA_WIDTH-1:0]    s0_readdata,
    output  reg                     s0_waitrequest,
    
    input                           s1_read,
    input                           s1_write,
    input       [ADDR_WIDTH-1:0]    s1_address,
    input       [DATA_WIDTH-1:0]    s1_writedata,
    output  reg [DATA_WIDTH-1:0]    s1_readdata,
    output  reg                     s1_waitrequest,

    input                           s2_read,
    input                           s2_write,
    input       [ADDR_WIDTH-1:0]    s2_address,
    input       [DATA_WIDTH-1:0]    s2_writedata,
    output  reg [DATA_WIDTH-1:0]    s2_readdata,
    output  reg                     s2_waitrequest,

    input                           s3_read,
    input                           s3_write,
    input       [ADDR_WIDTH-1:0]    s3_address,
    input       [DATA_WIDTH-1:0]    s3_writedata,
    output  reg [DATA_WIDTH-1:0]    s3_readdata,
    output  reg                     s3_waitrequest, 

    output  reg                     m_read,
    output  reg                     m_write,
    output  reg [ADDR_WIDTH-1:0]    m_address,
    output  reg [DATA_WIDTH-1:0]    m_writedata,
    input       [DATA_WIDTH-1:0]    m_readdata,
    input                           m_waitrequest
);

到这里，我们实现了SPI的驱动以及多主控切换的功能。下一章，我会讲解如何用AD936x Evaluation Software生成初始化AD9361的配置脚本