25系列SPI总线存储器的读写方法
25系列SPI总线Flash存储器的读写方法
一、概况
25系列存储芯片已经广泛应用于液晶电视、液晶显示器、主板、笔记本、卫星接收机等产品，用于储存固件程序或者产品数据，维修行业沿袭旧称，也把此芯片称之为8脚BIOS芯片，维修过程中经常需要对此芯片进行读取或者擦写等操作。
首先我们来简单了解一下25芯片的有关知识：
1、芯片分类与引脚定义
25芯片属于SPI总线标准的串行Flash存储器，维修行业最常遇到的25芯片容量从512K到32Mbit，可以从型号中看出来。例如：
a、MX25L4005，其含义是1、MXic公司生产的；2、属于25系列芯片；3、
容量是4Mbit，其对应的数据文件应该是4Mbit / 8 = 512KB
b、PM25LV512，其含义是1、P-FLASH公司生产；2、属于25系列芯片；
3、容量是512Kbit，其对应的数据文件应该是512Kbit / 8 = 64KB
c、W25X40，其含义是1、Winbond公司生产的；2、属于25系列芯片；3、
容量是4Mbit，其对应的数据文件应该是4Mbit / 8 = 512KB
d、EN25T80，其含义是1、EON公司生产的；2、属于25系列芯片；3、
容量是8Mbit，其对应的数据文件应该是8Mbit / 8 = 1MB
代换原则：统一系列，容量相同，一般可以代换；例如W25X40，其参数、性能和编程方法与MX25L4005相同，可以互换。
最常见的8脚封装
1、/CS 片选，此脚为低电平时，此25芯片才工作；
2、DO 串行数据输出；
3、/WP 写保护，低电平时禁止写入操作；
4、GND 地
5、DIO 串行数据输入/输出；
6、CLK 串行时钟输入；
7、/HOLD 保持
8、VCC 供电，大多数25芯片采用3.3V供电
2、SPI总线
同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。在常见的串行总线中，SPI总线的速度比I2C总线、RS232和RS485总线要快的多，而成本却很低。所以中小容量的闪存芯片中，采用SPI总线的越来越多。
3、封装类型与转接
a、双列直插DIP8
编程烧录时，参考下图的位置，直接放在编程器右边的座上锁紧。
b、标准SOP8
使用编程器赠送的转接板焊好芯片，然后放在编程器右边的座上锁紧。
c、宽体SOP8
有3个办法可以解决：1、购买对应宽度的转接座或者转接板；2、把芯片引脚往内侧弯倒，焊在标准SOP8转接板上；3、由芯片直接飞8根线到标准SOP8转接板上。
二、使用RT系列编程器读写25系列芯片的方法
选择并口功能完好的台式主机（尽量不要用笔记本，尤其是IBM的），按照说明书要求，把编程器软件安装完毕，如果您的系统安装了杀毒软件，请把编程器的安装目录在杀毒软件里列入白名单或者把编程器软件列为信任程序，如果您不会设置，还是关了杀毒软件再用编程器，实践证明，以360、卡巴为首的杀毒软件，经常误杀，而且系统会慢很多。
软件装好以后，把编程器用随机附送的并口线和USB线连接好，注意USB 线最好插在机器后面的U口上，供电比较足。然后用普通的32脚BIOS芯片，如W49V002F、SST49LF004等型号的芯片，测试一下编程器能否正常工作，一切正常以后，可以开始读写25芯片了：
1、打开编程器软件，点击软件右上角的“BIOS芯片”选项；鼠标放在“25
系列SPI存储器”按钮上，此时可以看到图片上出现25芯片的放置位置；
2、将要操作的25芯片，放在锁紧座对应位置，并且锁紧，然后把锁紧座下方
的12位红色拨动开关都拨到最底下；
3、单击“25系列SPI存储器”按钮，稍等片刻，如果出现提示框，直接点击
“OK”即可，如果不出现提示框，直接进入SPI子窗口，也是可以的。
SPI子窗口
4、如图，在SPI的窗口上完成25芯片的所有操作
a、单击图上的按钮，选择芯片型号
b、点击工具栏图标，读取芯片的签名，如果没有检测到正确的芯片型号，
请返回说明书的第3页，重新开始检查每一个步骤是否正确；另外，新出的芯片型号在读取签名时，有可能出现只能检测到前面的十六进制代码，而不显示后面型号，这是正常现象，因为软件数据还没有增加此新型号的芯片，但我们可以选择容量一样、厂家型号不同的来操作，例如，MX25L4005这个芯片，我们可以选择软件里的Winbond的W25X40这个型号，来进行读写操作，结果是完全正确的
c、读取芯片
d、保存为文件
e、擦除芯片，擦除过程一般很快，界面下方提示“erase completed by DQ0”
就表示擦除成功了；如果擦除后提示红色的字母，表示没有擦除成功，您可以再擦除一次试试，或者换一个新的芯片再试试
f、查空芯片，也就是检查上一步擦除芯片时，有没有把芯片擦成“FF”的
状态，如果下方提示“Device is Empty”表示芯片已经擦空了，如果提示红色的字“Device is Not Empty”,说明芯片没有擦空，请重新擦除一下，然后再查空，如果还是出现红色的字，请更换一个新的芯片再试试，原来的芯片可能已经损坏了
g、打开文件，找到要写入的文件，注意文件格式和文件大小，如果您从网
上下载的BIOS程序是.ROM格式的，请改成.BIN再用
h、写入和校验芯片,点击写入图标以后，编程器开始写入芯片，写完以后
会自动校验，最后提示“Device Programmed OK ”
最后，建议保留一个能正常擦、写的25芯片，用于检测编程器用。
寄存器和存储器的区别
https://www.wendangku.net/doc/1616781202.html,/p-20032411.html
寄存器和存储器的区别
如果仅是讨论CPU的范畴 寄存器在cpu的内部，容量小，速度快 存储器一般都在cpu外部，容量大，速度慢 回答者：athlongyj - 高级经理六级6-1 08:52 从根本上讲，寄存器与RAM的物理结构不一样。 一般寄存器是指由基本的RS触发器结构衍生出来的D触发， 就是一些与非门构成的结构，这个在数电里面大家都看过； 而RAM则有自己的工艺，一般1Bit由六MOS管构成。所以， 这两者的物理结构不一样也导致了两者的性能不同。寄存器 访问速度快，但是所占面积大。而RAM相反，所占面积小， 功率低，可以做成大容量存储器，但访问速度相对慢一点。 1、 寄存器存在于CPU中，速度很快，数目有限； 存储器就是内存，速度稍慢，但数量很大； 计算机做运算时，必须将数据读入寄存器才能运算。 2、 存储器包括寄存器, 存储器有ROM和RAM 寄存器只是用来暂时存储,是临时分配出来的,断电,后,里面的内容就没了`````
寄存器跟存储器有什么区别？ 一般数据在内存里面，要处理（或运算）的时候， 独到寄存器里面。 然后CPU到寄存器里面拿值，拿到运算核内部， 算好了在送到寄存器里面 再到内存 寄存器跟存储器有什么区别？ 寄存器跟存储器有什么区别？ 寄存器上：“一个操作码+一个操作数”等于一条微指令吗？一条微指令是完成一条机器指令的一个步骤对吗？cpu是直接跟寄存器打交道的对吗？也就是说寄存器是运算器、控制器的组成部分对不？ 设计一条指令就是说把几条微指令组合起来对吗？ 刚开始学硬件相关知识，学的晕头转向的！！ 存储器与寄存器区别 2009-06-09 12:27 寄存器是CPU内部存储单元，数量有限，一般在128bit内，但是速度快，CPU访问几乎没有任何延迟。分为通用寄存器和特殊功能寄存器。 通常说的存储器是独立于cpu之外的，比如内存，硬盘，光盘等。 所有数据必须从存储器传入寄存器后，cpu才能使用。
SPI接口设计与实现
SPI接口设计与实现 SPI(SerialPeripheralInterface)总线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。SPI总线应用广泛,已经成为很多器件的标准配置,可以直接和各个厂家生产的 多种标准外围器件直接接口。其它常用的串行接口还有I2C、UART这 两种接口,这三种接口互有优缺点。与I2C接口相比,SPI接口速度更快、协议更简单、并且是全双工的,但连线也相对多一些。与UART接口相比,SPI更灵活,因为其使用主设备的时钟进行同步,所以两个比特之间 的时间间隔可以是任意的。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。 1SPI总线工作原理 SPI总线一般以主/从模式工作,通常有一个主设备和一个或多个从设备,数据传输由主机控制,典型SPI结构框图如图1所示。SPI总线包含四条信号线,分别是sclk、miso、mosi和cs,其中,sclk为数据传输时钟,由主机产生;miso是从机输出,主机输入数据线;mosi是主机输出, 从机输入数据线;cs是从设备片选信号,由主机控制,当连接多个从设备时,通过该信号选择不同的从设备。SPI总线是按字节发送数据的,主机和从机内部都包含一个8位串行移位寄存器,在时钟信号控制下,寄存 器内的数据由高到低输出至各自的数据线,8个时钟后,两个寄存器内的数据就被交换了。如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的一个字节,就必须发送一个空字节来引发从机 的传输。当主机发送一个连续的数据流时,可以进行多字节传输,在这 种传输方式下,从机的片选端必须在整个传输过程中保持低电平。 根据串行同步时钟极性和相位不同,SPI有四种工作方式。时钟极性(CPOL)为0时,同步时钟的空闲状态为低电平,为1时,同步时钟的空闲 状态为高电平。时钟相位(CPHA)为0时,在同步时钟的第一个跳变沿采 样数据,为1时,在同步时钟的第二个跳变沿采样数据。因为主设备时
基于verilog的SPI设计
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 ISE
详解SPI总线应用
详解SPI总线规范 SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，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概述 SPI：高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行. SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCX X系列处理器上定义的。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。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，比如AT91RM9200. 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FLASH RAM、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MOSI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或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）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入 （2）SDI –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。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。 要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
veriolg实现spi总线
从机模块slave_spi.v连接有ram，模拟CA T25010芯片存储数据，用rden,wren,data,address 进行通信，CAT25010芯片具体通信协议可参考起使用说明。 module slave_spi(clk,rst,cs,sck,si,so,rden,wren,data,address,data_send); input clk,rst,cs,sck; input si; input [7:0] data_send; //读取外部ram的数据，用于发送 output rden,wren; output [7:0] data; //写入外部ram的数据 output [7:0] address; //写入外部ram的数据的地址 output so; reg rden,wren; reg [7:0] data; reg [7:0] address; reg [7:0] data_in; reg [7:0] addr_in; reg [7:0] data_send_buff; reg so_buff,link_so; reg [4:0] s_state; reg [3:0] read_state; reg [7:0] opecode; reg [3:0] readin_bit; wire so; assign so = link_so? so_buff:1'bz; parameter read_code=8'b0000_0011, write_code=8'b0000_0010; parameter idle=5'b00001, s_opecode=5'b00010, s_address=5'b00100, s_write=5'b01000, s_read=5'b10000; parameter bit7=4'b0010, bit6=4'b0011,
一文了解SPI总线工作原理应用案例
一文了解SPI总线工作原理应用案例 一文了解SPI总线工作原理应用案例将微控制器连接到传感器，显示器或其他模块时，您是否考虑过两个设备之间如何通信?他们到底在说什么?他们如何能够相互理解? 电子设备之间的通信就像人类之间的通信，双方都需要说同一种语言。在电子学中，这些语言称为通信协议。幸运的是，在构建大多数DIY电子项目时，我们只需要了解一些通信协议。在本系列文章中，我们将讨论三种最常见协议的基础知识：串行外设接口(SPI)，内部集成电路(I2C)和通用异步接收器/发送器(UART)驱动通信。 首先，我们将从一些关于电子通信的基本概念开始，然后详细解释SPI的工作原理。 SPI，I2C和UART比USB，以太网，蓝牙和WiFi等协议慢得多，但它们更简单，使用的硬件和系统资源也更少。SPI，I2C和UART非常适用于微控制器之间以及微控制器和传感器之间的通信，在这些传感器中不需要传输大量高速数据。 串行与并行通信 电子设备通过物理连接在设备之间的导线发送数据位来相互通信，有点像一个字母中的字母，除了26个字母(英文字母表中)，一个位是二进制的，只能是1或0。通过电压的快速变化，位从一个设备传输到另一个设备。在工作电压为5V的系统中，0位作为0V的短脉冲通信，1位通过5V的短脉冲通信。 数据位可以并行或串行形式传输。在并行通信中，数据位是同时发送的，每个都通过单独的线路。下图显示了二进制(01000011)中字母“C”的并行传输：
在串行通信中，通过单线逐个发送这些位。下图显示了二进制(01000011)中字母“C”的串行传输： 许多设备都采用了SPI通用通信协议。例如，SD卡模块，RFID读卡器模块和2.4GHz无线发送器/接收器都使用SPI 与微控制器通信。 SPI的一个独特优势是可以不间断地传输数据。可以连续流发送或接收任意数量的比特。使用I2C和UART，数据以数据包形式发送，限制为特定的位数。启动和停止条件定义每个数据包的开始和结束，因此数据在传输过程中会被 中断。
【SoCVista】SPI总线接口的SOPC模块设计与实现
SPI 总线接口的SoPC 模块设计与实现 廖彬彬,张福洪,尚俊娜 (杭州电子科技大学通信工程学院 浙江杭州 310018) 摘 要:SPI 总线接口是Motorola 公司提出的一种全双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备。可编程片上系统是Altera 公司提出的一种灵活、高效的SoC 解决方案,So PC 模块间的互联使用了Avalon 交换式总线。基于Avalon 交换式总线接口规范,利用Verilog HDL 硬件描述语言实现SPI 总线接口的硬件设计,编写SPI 接口模块在 N IOS Ⅱ系统中的驱动程序。在Modelsim 中对SPI 接口的硬件设计进行功能和时序仿真;在FP GA 开发板上构建了实际的N IOS Ⅱ系统,验证SPI 接口的So PC 模块;仿真和验证结果正确,满足设计要求。 关键词:可编程片上系统;串行外设接口;Verilog 硬件描述语言;FP GA ;N IOS Ⅱ 中图分类号:TN402;TP302 文献标识码:B 文章编号:10042373X (2008)022013204 Design and Implement of SoPC Modular for SPI Bus Interface L IAO Binbin ,ZHAN G Fuhong ,SHAN G J unna (School of Communication Engineering ,Hangzhou Dianzi University ,Hangzhou ,310018,China ) Abstract :Serial peripheral interface bus is a synchronous serial data link standard designed by Motorola which operates in full duplex mode ,it allows communication between micro processor and peripheral devices.So PC (System on Programmable Chip )is a kind of flexible and high performance SoC solution designed by Altera.The So PC system interconnect fabric is Aval 2on switch fabric.The SPI interface based on Avalon switch fabric using Verilog HDL (Hardware Description Language )is de 2signed and implemented.And then a device driver of SPI interface modular for NIOS Ⅱsystem is written.The f unction and timing simulation in Modelsim are also presented.A prototype N IOS Ⅱsystem on FP GA development board is built to verify this modular.Results of simulation and verification satisfy the design requirement. K eywords :system on programmable chip ;serial peripheral interface ;Verilog HDL ;FP GA ;N IOS Ⅱ 收稿日期:2007207231 1 引 言 可编程片上系统(System on Programmable Chip , So PC )是Altera 公司提出的一种灵活、高效的SoC 解决方 案,是一种特殊的嵌入式微处理器系统,他是将软件和硬件集成到单个可编程逻辑器件平台中,同时获得软件的灵活性以及硬件的高性能优势,并且他是可编程系统,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件在系统可编程的功能。 SPI 总线接口(Serial Peripheral Interface )是Motorola 公司提出的一种全双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备,是一种3线总线结构,接口信号线少,实现简单,应用非常广泛。 本文给出的是通过Verilog HDL 硬件描述语言实现 SPI 总线的So PC 模块设计,并编写该模块在NIOS Ⅱ系 统中的驱动程序。 2 SPI 总线接口与Avalon 交换式总线简介2.1 SPI 总线接口 SPI 总线接口最早由Motorola 公司提出,他是一种全 双工的同步串行外设通信接口,用于连接微处理器和各种外围设备。SPI 接口一般由4根信号线组成,1根串行时钟线(SCL K )、2根数据线主机输入/从机输出线(MISO )和主机输出/从机输入线(MOSI ),还有一根是低电平有效的从机选择线(SS )。 SPI 接口总线上的数据传送是通过串行时钟SCL K 进行同步。SCL K 信号由SPI 主机端产生,通过串行时钟线(SCL K )传到SPI 从机,从而实现串行数据的同步传送。 MISO 和MOSI 的功能取决于其是作为主机还是从机。 当作为主机时,MISO 是输入,MOSI 是输出,作为从机时刚好相反。其应用通常是一个SPI 主机连接一个或多个 SPI 从机。 SPI 接口的数据传输有4种不同的传输模式,由SPI 控制寄存器中CPOL 和CP HA 位来选择当前传输模式, 如表1所示。 3 1
基于CPLD的SPI接口设计
基于CPLD 的SP I 接口设计 D esign i ng SP I I n terface ba sed on CPLD 何永泰 (楚雄师范学院 楚雄 675000) 【摘 要】 根据SP I 同步串行接口的通信协议,介绍了在X ilinx Coo lR unnct XPLA 3CPLD 中利用V HDL 语言实现SP I 接口的设计原理和编程思想,通过用此接口,使得那些没有SP I 接口功能的微处理器和微控制器,也能通过SP I 接口与外围设备进行数据交换。 【关键词】 SP I 接口,CPLD ,接口扩展,接口设计,串行接口 ABSTRACT A cco rding to comm un icati on p ro toco l of SP I synch ronou s serial in terface ,th is paper p resen ts the design theo ry and p rogramm ing idea of i m p lem en ting SP I in terface w ith V HDL language in X ilinx Coo lR unner XPLA 3CPLD .T h is in terface can be u sed to data exchange w ith peri pheral apparatu s fo r m icrop rocesso r and m icrocon tro ller w h ich have no t SP I in terface functi on .KEYWOR D S SP I in terface ,CPLD ,in terface expan si on ,in terface design ,serial in terface 1 SP I 总线接口协议 SP I (Seri on Perp heral In terface )总线接口是一个 全双工,同步串行数据接口。许多微处理器,微控制器和外部设备具有这个接口。它能够实现在微控制器之间或微控制器与外部设备之间通信。SP I 总线通常有4条线组成,即:串行时钟线(SCK )、主机输出从机输入 线(M O S I )、 主机输入从机输出线(M ISO )和从机选择线SS N 。SCK 靠主机和数据流来驱动。M O S I 数据线从主机输出数据作为从机的输入数据。M ISO 数据线传送从机输出的数据作为主机的输入数据。在大多数情况下,使用一个SP I 作为主机,它控制数据向1个或几个从机传送。主机驱动数据从它的SCK 和M O S I 端到各从机的SCK 和M O S I 端,被选择的从机驱动数据从它的M ISO 端到主机的M ISO 端。SS N 控制线用于从机选择控制。 SCK 的相位和极性能改变SP I 的数据格式,时钟极性CPOL =‘0’,串行数据的移位操作由时钟正脉冲触发,时钟极性CPOL =‘1’,串行数据的移位操作由负脉冲触发;时钟相位CPHA =‘0’, 串行数据的移位 图1 CPHA =‘0’时SP I 的数据转换时序图 操作由时钟脉冲前沿触发,时钟相位CPHA =‘1’,串行数据的移位操作由时钟脉冲后沿触发。时钟相位CPHA =‘0’时SP I 的数据转换时序图如图1所示。 在图1中SCK 信号在第一个SCK 周期中的前半周期无效,在这种模式中,SS 的下降沿示意数据传送的开始,因此,SS 在连续串行字节之间必须被取反和重新申明。时钟相位CPHA =‘1’时SP I 的数据转换时序图如图2所示。 在图2中SCK 信号从无效电平到有效电平的第一边沿意味着在这种模式下数据传送的开始,SS 信号能保持有效的低电平在连续串行字节之间,这种模式用于只有一个主机和一个从机的系统中。 在SP I 传送数据时,8位数据从一个SP I 接口移出时,另一个SP I 接口也开始移出8位数据,这样主机的8位移位寄存器和从机的8位移位寄存器可以被看作是16移位寄存器,16位移位寄存器移动8个位置就实现了在主机和从机之间交换数据。基于CPLD 的SP I 接口设计中,从SP I 总线上接收的数据被保存在一个接收寄存器中,发送的数据被写到一个发送寄存器中 。 图2 CPHA =‘1’时SP I 的数据转换时序图 3 20040414收到,20040724改回 33 何永泰,男,1970年生,讲师,在读硕士,研究方向:电子工程设计。 ? 72?第17卷 第10期 电脑开发与应用 (总497)
SPI接口详细说明
SPI 串行外设接口总线，最早由Motorola提出，出现在其M68系列单片机中，由于其简单实用，又不牵涉到专利问题，因此许多厂家的设备都支持该接口，广泛应用于外设控制领域。 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，有的甚至无法直接互连（需要软件进行必要的修改）。 虽然SPI接口的内容非常简单，但本文仍将就其中的一些容易忽视的问题进行讨论。 SPI ( Serial Peripheral Interface ) SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。 时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI 接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。 SPI接口信号线 SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。 设备选择线SS-（Slave select，或CS-）
SS-线用于选择激活某Slave设备，低有效，由Master驱动输出。只有当SS-信号线为低电平时，对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。 SCLK：同步时钟信号线， SCLK用来同步主从设备的数据传输，由Master驱动输出，Slave设备按SCK的步调接收或发送数据。 串行数据线： SPI接口数据线是单向的，共有两根数据线，分别承担Master到Slave、Slave到Master的数据传输；但是不同厂家的数据线命名有差别。 Motorola的经典命名是MOSI和MISO，这是站在信号线的角度来命名的。 MOSI：When master, out line; when slave, in line MISO：When master, in line; when slave, out line 比如MOSI，该线上数据一定是Master流向Slave的。因此在电路板上，Master的MOSI引脚应与Slave的MOSI引脚连接在一起。双方的MISO也应该连在一起，而不是一方的MOSI连接另一方的MISO。 不过，也有一些产家（比如Microchip）是按照类似SDI,SDO的方式来命名，这是站在器件的角度根据数据流向来定义的。 SDI：串行数据输入 SDO：串行数据输出 这种情况下，当Master与Slave连接时，就应该用一方的SDO连接另一个方的SDI。 由于SPI接口数据线是单向的，故电路设计时，数据线连接一定要正确，必然是一方的输出连接另一方的输入。 其实这个问题本来很简单的，但由于不同厂家产品的命名习惯可能不同，因此还需小心，以免低级出错。 数据传输的时序模式
SPI总线知识小结
SPI总线知识小结 同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI 接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。 SPI通信 该总线通信基于主-从配置。它有以下4个信号： MOSI:主出/从入 MISO:主入/从出 SCK:串行时钟 SS:从属选择 芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。 在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。 数据方向和通信速度 SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI硬件。例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。 SPI总线接口及时序
SPI总线 通俗易懂讲解
SPI总线通俗易懂讲解 SPI总线 MOTOROLA公司的SPI总线的基本信号线为3根传输线，即SI、SO、SCK。传输的速率由时钟信号SCK决定，SI为数据输入、SO为数据输出。采用SPI总线的系统如图8-27所示，它包含了一个主片和多个从片，主片通过发出片选信号-CS来控制对哪个从片进行通信，当某个从片的-CS信号有效时，能通过SI接收指令、数据，并通过SO发回数据。而未被选中的从片的SO端处于高阻状态。 图8-27 SPI总线的系统 主片在访问某一从片时，必须使该从片的片选信号有效；主片在SCK信号的同步下，通过SI线发出指令、地址信息；如需将数据输出，则接着写指令，由SCK同步在SI线上发出数据；如需读回数据，则接着读指令，由主片发出SCK，从片根据SCK的节拍通过SO发回数据。 因而对具有SPI接口的从片器件来讲，SCK、SI是输入信号，SO是输出信号。SCK 用于主片和从片通信的同步。SI用于将信息传输到器件，输入的信息包括指令、地址和数据，指令、地址和数据的变化在SCK的低电平期间进行，并由SCK信号的上升沿锁存。
SO用于将信息从器件传出，传出的信息包括状态和数据，信息在SCK信号的下降沿移出。 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM采用了SPI总线，该系列器件的性能如表8-2所示。 表8-2 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM 以25XX320为例，该器件是4K字节的E2PROM，结构如图8-28所示，接口信号为SCK、SI和SO，此外还具有-CS、-WP、-HOLD信号线。其中-CS为器件选中信号，当此信号为低电平时器件被选中，高电平时器件处于等待状态。 图8-28 25XX320的结构 与并行接口电路不同的是，在并行接口电路中对器件进行操作的控制信号，在串行接口电路中只能用指令实现，25XX320的操作指令有数据读指令、写操作的允许和禁止指令、
FPGA设计中DAC7512控制的Verilog实现
FPGA设计中DAC7512控制的Verilog实现 一，概述 DAC7512是一个12-BIT，串行接口的DAC。低功耗，RAIL-TO-RAIL输出，SOT23-6封装。3线串行端口最高工作频率可以达到30MHZ，并兼容SPI，QSPI，MICROWIRE等总线。 DAC7512没有专用的基准电压输入，直接把VDD和GND作为基准电压，12BIT的分辨率，其输出电压为VOUT = VDD * D/4096。其中D是12BIT电压数值。 SOT23-6封装的DAC7512的引脚图如下。 DAC7512具有3线串行端口，其信号定义如下所示： 对DAC7512来讲，在总线上只会接收控制器发出的16BIT的数字信号（2BIT 无效数据，2bit控制数据和12bit（信号幅值数据）。所以对于控制器来讲，在总线操作上，只需要串行写这一种操作。 总线串行写操作在SYNC的下降沿开始。16 bit的数据在SCLK的下降沿被依次送入到DAC7512内部的移位寄存器中。从功耗的角度上讲，如果SYNC在空闲状态保持低电平，则有利于功耗的降低，但从总线操作的角度上讲，需要SYNC的下降沿来启动一次传输。
下面的图和表是总线操作的时序要求： 二，总线控制器的设计 根据总线控制器的特性，采用状态机来实现总线控制器的设计。从上面DAC7512的操作时序上来看，用一个三状态的状态机实现总线控制器是比较好的选择。在系统初始化或者没有数据传输时，系统处于空闲状态（DAC_IDLE），为了降低功耗，在这个状态下，SYNC信号为低电平；当有数据需要传输时，先进入DAC_PRE状态，在这个状态下，使SYNC信号为高电平，DAC_PRE状态保持的时间最短为SYNC需要保持为高电平的时间，即上图的T8，在VDD为3.6V~5.5V的时候，为33ns；当DAC_PRE状态结束时，进入DAC_DATA状态，在这个状态下，依次把16bit数据送到总线上去。
寄存器概念整理
寄存器、RAM、ROM、Flash相关概念区别整理 寄存器 寄存器是中央处理器内的组成部份。它跟CPU有关。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。 存储器 存储器范围最大，它几乎涵盖了所有关于存储的范畴。你所说的寄存器，内存，都是存储器里面的一种。凡是有存储能力的硬件，都可以称之为存储器，这是自然，硬盘更加明显了，它归入外存储器行列，由此可见——。 内存 内存既专业名上的内存储器，它不是个什么神秘的东西，它也只是存储器中的沧海一粟，它包涵的范围也很大，一般分为只读存储器和随即存储器，以及最强悍的高速缓冲存储器（CACHE），只读存储器应用广泛，它通常是一块在硬件上集成的可读芯片，作用是识别与控制硬件，它的特点是只可读取，不能写入。随机存储器的特点是可读可写，断电后一切数据都消失，我们所说的内存条就是指它了。 CACHE 高速缓冲存储器（Cache）其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体（RAM）来得快的一种RAM，一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术，也有快取记忆体的名称。 CACHE是在CPU中速度非常块，而容量却很小的一种存储器，它是计算机存储器中最强悍的存储器。由于技术限制，容量很难提升，一般都不过兆。 ROM、RAM的区别： ROM（只读存储器或者固化存储器） RAM（随机存取存储器） ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。 RAM有两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM），当数据被存入其中后不会消失。SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了。当这个SRAM 单元被赋予0 或者1 的状态之后，它会保持这个状态直到下次被赋予新的状态或者断电之后才会更改或者消失。但是存储1bit 的信息需要4-6 只晶体管。因此它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。另一种称为动态RAM（Dynamic
spi_和接口设计
SPI 接口的设计 第二章介绍了模数转换器的可编程控制架构，其中可编程控制功能的实现需要分成两部分：一部分为SPI 接口电路，以及其根据部寄存器存储的数据产生的控制信号；另一部分是具体的电路受控模块。本章将介绍接口与数字逻辑电路的设计，包括应用于本模数转换器的SPI 接口与数字逻辑电路的设计、综合以及仿真验证。 3.1 数据通信接口 3.1.1 串行通信 基本的通信方式有两种：并行通信和串行通信。并行通信是指数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。 串行通信指要传送的数据或信息按一定的格式编码，然后在单根线上，按位的先后顺序进行传送。接收数据时，每次从单根线上按位接收信息，再把它们拼成一个字符，送给CPU （Central Processing Unit ）做进一步的处理。收发双方必须保持字符同步，以使接收方能从接收的数据比特流中正确区分出与发送方相同的一个一个字符。串行通信只需要一条传输信道，易于实现，是目前主要采用的一种通信方式，它具有通信线少以及传送距离远等优点。 串行通信时，按数据的传送的方向可以分为单工、半双工和全双工等三种方式。 （1）单工（Simplex ）：数据线仅能向一个方向传输数据，两个设备进行通信时，一边只能发送数据，另一边只能接收数据。 （2）半双工（Half Duplex ）：数据可在两个设备间向任一个方向传输，但因为只有一根传输线，故同一时间只能向一个方向传输数据，不能同时收发。 （3）全双工（Full Duplex ）：对数据的两个传输方向采用不同的通路，可以同时发送和接收数据， 串行通信有两种基本工作方式：异步方式和同步方式。采用异步方式（Asynchronous ）时，数据发送的格式如图3-1所示。不发送数据时，数据信号线呈现高电平，处于空闲状态。当有数据要发送时，数据信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示字符的开始，称为起始位。起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，最低有效位0D 最先出现。采用不同的编码方案，待发送的每个字符的位数就不同。当字符用ASCII 码表示时，数据位占7位（60~D D ）。在数据位的后面有一个奇偶校验位，其后有停止位，用于指示字符的结束。停止位可以是一位也可以是一位半或两位。可见，用异步方式发送一个7位的ASCII 码字符时，实际需发送10位、10.5位或11位信息。如
总线I2C和SPI详解
IIC vs SPI 现今，在低端数字通信应用领域，我们随处可见IIC (Inter- Integrated Circuit) 和 SPI (Serial Peripheral Interface)的身影。 原因是这两种通信协议非常适合近距离低速芯片间通信。Philips（for IIC）和Motorola（for SPI）出于不同背景和市场需求制定了这两种标准通信 协议。 IIC 开发于1982年，当时是为了给电视机内的CPU和外围芯片提供更 简易的互联方式。电视机是最早的嵌入式系统之一，而最初的嵌入系统是使 用内存映射（memory-mapped I/O）的方式来互联微控制器和外围设备的。 要实现内存映射，设备必须并联入微控制器的数据线和地址线，这种方式在 连接多个外设时需大量线路和额外地址解码芯片，很不方便并且成本高。 为了节省微控制器的引脚和和额外的逻辑芯片，使印刷电路板更简单， 成本更低，位于荷兰的Philips实验室开发了‘Inter-Integrated Circuit’，IIC 或 IIC ，一种只使用二根线接连所有外围芯片的总线协议。最初的标准定义总线速度为100kbps。经历几次修订，主要是1995年的 400kbps，1998的3.4Mbps。 有迹象表明，SPI总线首次推出是在1979年，Motorola公司将SPI总 线集成在他们第一支改自68000微处理器的微控制器芯片上。SPI总线是微 控制器四线的外部总线（相对于内部总线）。与IIC不同，SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商 与驱动开发者通过data sheets和application notes沟通实现上的细节。SPI 对于有经验的数字电子工程师来说，用SPI互联两支数字设备是相当直
SPI串行总线接口的Verilog实现
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。而这种设计,仅需4根数据和控制线即可完成并行扩展所实现的功能。 (2)器件统一编址,并与系统地址无关,操作SPI独立性好。 (3)器件操作遵循统一的规范,使系统软硬件具有良好的通用性。 2 SPI总线接口的设计与实现 该模块是802.1lb无线局域网芯片中的一子模块,其在芯片中的位置如图2所示。
SPI通信协议(SPI总线)学习
SPI通信协议（SPI总线）学习 各位读友大家好！你有你的木棉，我有我的文章，为了你的木棉，应读我的文章！若为比翼双飞鸟，定是人间有情人！若读此篇优秀文，必成天上比翼鸟！ SPI通信协议（SPI总线）学习1、什么是SPI？SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。2、SPI优点支持全双工通信通信简单数据传输速率块3、缺点没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。4、特点1）：高速、同步、全双工、非差分、总线式2）：主从机通信模式5、协议通信时序详解1）：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)、SCLK(时钟)、CS(片选)。(1)SDO/MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入;(2)SDI/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/SS –从设备使能信号，由主设备控制。当有多个从设备的时候，因为每个从设备上都有一个片选引脚接入到主设备机中，当我们的主设备和某个从设备通信时将需要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。2）：需要说明的是，我们SPI通信有4种不同的模式，不
同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1时钟极性CPOL 是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在第几个边沿：CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿例如：CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK 处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第