2019年09月16日 | stm32与FPGA通信代码实现方案spi

/*------------以下是FPGA与微控制器通信SPI模块的编程思路-分析-------------*/

模块结构框图

Spi_scl是SPI通信时钟，由主机自行产生，跟一般意义的时钟不一样，上升沿32发数据，下降沿32接收数据

主要由SPI信号缓存模块，SPI时钟边沿检测，命令接收+数据接收，发送几部分构成：

Spi_sdo:MISO发给32处理

dout:[31:0]:这个数据通过dcm的选择发给其他从机

Cmd_done:从器件地址接收完毕标志，高电平有效

Data_done:FPGA数据收发完成标志，高电平有效

rst:FPGA复位

clk:FPGA时钟

Spi_sdi:MOSI

Spi_cs_data:低电平时开启SPI接收数据（接收数据片选信号）

Spi_cs_cmd:使能FPGA接收其他从器件地址的信号，低电平有效

Spi_scl:32提供的通信时钟

din[31:0]:FPGA并行数据接收端口，接收外界待测频率信号

程序分析：

程序一：SPI信号两级缓存部分程序设计

（为避免产生毛刺和方便信号边沿检测，SPI通信中spi_scl(通信时钟),spi_cs_cmd(低,FPGA从器件地址接收片选),spi_cs_data(低,FP接收数据片选)这三个信号需要进行两级缓存）

这里只写spi_scl的二级缓存示例，其他两个方法一样

搞个always@(posedge clk )如同步复位的话就先清零spi_scl_reg1,else只是clk上升沿的话就让spi_scl_reg1<=spi_scl,这是一级缓存

在搞个always@(posedge clk)如同步复位的话就先清零spi_scl_reg,else只是clk上升沿的话就让spi_scl_reg<=spi_scl_reg1,这是二级缓存

程序二：SPI通信时钟边沿检测模块设计

//为什么要边沿检测，在SPI主从机通信中FPGA在sclk上升沿接收数据，在sclk下降沿进行数据发送//

第一部分：sclk上升沿检测模块：存储在scl_up_flag中

搞个always@(posedge clk )如同步复位的话就先清零spi_scl_flag,else只是clk上升沿的话就再判断if(spi_scl_reg1==1&&spi_scl_reg==0)//scl一级缓存为1且scl二级缓存为零,  就令scl_up_flag<=1,标志这时sc刚刚有过上升沿现在还在高电平状态,   else令scl_up_flag <= 0；

第二部分：sclk下降沿检测模块：存储在scl_down_flag中

搞个always@(posedge clk )如同步复位的话就先清零spi_down_flag,else只是clk上升沿的话就再判断if(spi_scl_reg1==0&&spi_scl_reg==1)//scl一级缓存为0且scl二级缓存为1,  就令scl_down_flag<=1,标志这时scl刚刚有过下降沿现在还在低电平状态,   else令scl_down_flag <= 0；

注意（这里的up和down信号个高电平会维持一个clk周期，称为高脉冲）

程序三：SPI通信接收模块设计

//这里只分析接收数据的方法，接收地址的方法不赘述地址为宽我们用8wei//

//手先需要spi_cs_data使能信号低电平有效，同时等到spi_scl上升沿时，接收模块将spi_sdi传入的串行数据经移位寄存器dout转成并行数据（注意没个上升沿只能传一位串行数据），经过数据位宽个spi_clk时钟后（我们用的是32位）数据片选使能才会拉高//

还是搞个always@(posedge clk )如同步复位的话就先清零spi_down_flag,else只是clk上升沿的话就再判断if(spi_cs_data_reg1==0&&spi_cs_data_reg==1)//scl一级缓存为0且scl二级缓存为1, 说明数据片选信号有效，允许接收数据，这是在判断有没有if(scl_up_flag)通信时钟为高电平，刚有过上升沿，现在开始用移位寄存器dout接收spi_sdi的串行数据第一个数，

dout[31:0] <={dout[30:0],spi_sdi} //  dout左移让输入数据先占据最低位，依此。。。

再搞个else，如果以上三条件有一个不满足的话就让dout保持原值。

//再产生数据接收结束标志，搞个data_done触发器，当数据片选信号拉高之后表明数据串转并完毕，这时再让相应的接收完成标志寄存器data_done <= 1//

判断刚刚有过数据片选上升沿的语句：if(spi_cs_data_reg1 = = 1&& spi_cs_data_reg = = 0)

数据接收一开始也是先判断刚刚有过下降沿if(spi_data_reg1== 0&&spi_data_reg== 1)，这个时候是给dout<=0,如果不是这样就dout保持，

程序四：SPI通信数据发送模块设计

//刚刚说了spi_cs_data为低时数据接收，发送的方法跟接收是对称的，所以在spi_cs_data为高的期间，一旦spi_scl的下降沿到来，就要将刚刚接收的数据存入数据发送寄存器进行din_reg中，仍然是等到spi_cs_data低电平期间一旦spi_scl下降沿到来时就将din_reg中并行数据转换成串行数据并经过spi_sdo端口输出给stm32，有事经过位宽个通信时钟后数据发送完毕，spi_cs_data拉高，//

先发送最高位，if(scl_down_flag)

Spi_sdo <= din_reg[31]

din_reg[31:0]={din_reg[30:0],1’b0}//左移

//注意都别忘了当不满足条件时让spi_sdo和din_reg[31:0]都保持前面都是这样的，这是一个默认的规则，还有那个复位也是//

这里在spi_cs_data拉高之后让din_reg[31:0]获取下一轮din[31:0]中接收的数据，else还是保持，切记！！

总结：din[31:0]中的数据是FPGA其他模块传来的，外界传来的信号加上测频部分的可能有好几路31位的数据，先通到一个mux8_to1用sel（sel值由32发送过来）选择哪路进入到din[31:0]中，然后这个数据可以进入din_reg中再通过spi_sdo发送到stm32，32收到这个数据信号后就可以进行各种处理，如显示在屏幕上等。然后32那边发送过来的数据或命令进入spi_sdi口，这个串行数据可以通过移位寄存器一个个移入dout[31:0]中从而传给FPGA其他模块