4种不同的时钟方式能根据外设需要,能够提供相对应的传输协议来完成数据的传输工作。它们之间没有优先级.SPI线上的主从设备必须根据具体情况设置匹配的传输时序模式.时序只有匹配擞据传输才能正常进行。如果设置的不匹配.可能导致数据接收方和发送方在同一个时钟沿作用.导致数据输出失败。
图2是CPHA=0时的数据传输时序.它同时包含了CPOL=0和CPOL=1的情况,当CPOL=O时,要传输的数据在时钟信号没有延时且上升沿出发送,在时钟信号下降沿处接收数据。当CPOL=1时,同样在没有延时的情况下传输,不同的是下降沿发送数据,上升沿接收。图3是CPHA=1时数据传输时序。与图2相似,但采样时刻延迟了半个周期。
图2 CPHA="0是SPI总线数据传输时序"
图3 CPHA="1时SPI总线数据传输时序
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。