高速DSP串行外設(shè)接口設(shè)計

　　4種不同的時鐘方式能根據(jù)外設(shè)需要，能夠提供相對應(yīng)的傳輸協(xié)議來完成數(shù)據(jù)的傳輸工作。它們之間沒有優(yōu)先級．SPI線上的主從設(shè)備必須根據(jù)具體情況設(shè)置匹配的傳輸時序模式．時序只有匹配擻據(jù)傳輸才能正常進(jìn)行。如果設(shè)置的不匹配．可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收方和發(fā)送方在同一個時鐘沿作用．導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸出失敗。

　　圖2是CPHA=0時的數(shù)據(jù)傳輸時序．它同時包含了CPOL=0和CPOL=1的情況，當(dāng)CPOL=O時，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在時鐘信號沒有延時且上升沿出發(fā)送，在時鐘信號下降沿處接收數(shù)據(jù)。當(dāng)CPOL=1時，同樣在沒有延時的情況下傳輸，不同的是下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)，上升沿接收。圖3是CPHA=1時數(shù)據(jù)傳輸時序。與圖2相似，但采樣時刻延遲了半個周期。

　　圖2 CPHA=0是SPI總線數(shù)據(jù)傳輸時序

　　圖3 CPHA=1時SPI總線數(shù)據(jù)傳輸時序

　　3 SPI硬件設(shè)計

　　寄存器在SPI中起著決定性的作用．無論是在微控制器接口，還是SPI控制接口，寄存器在數(shù)據(jù)傳輸和控制方面都是主要的組成部分。而寄存器最基本最重要的單元是觸發(fā)器．只有改善觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，才能提高整個SPI接口的性能。

　　有的串行接口設(shè)計中采用B結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器設(shè)計，這些結(jié)構(gòu)里應(yīng)用的是一種簡單的MOS管做開關(guān)．雖然MOS管做開關(guān)有功耗低，占面積小的優(yōu)點。但要提高它的電路工作頻率．開關(guān)速度，制作丁藝卻是越來越困難。而且如果輸入信號不強(qiáng)．就很可能出現(xiàn)信號倒流，這就需要一個較高電壓來控制開關(guān)。這也不利于數(shù)據(jù)傳輸和降低功耗等等。

　　為了解決由MOS管做開關(guān)時引起的種種難題．來實現(xiàn)在TMS320LF2407串行接口中的信息傳遞的高速率。本設(shè)計綜合考慮速度、工作電壓、噪聲容限等因素的影響．采用了一種新穎的觸發(fā)器結(jié)構(gòu)(圖4A部分)，本文接口電路中大都采用了該觸發(fā)器的電路設(shè)計，工作電壓降低到3.3V，大大降低了整體功耗；在開關(guān)方面采用了三態(tài)門，有效的防止了信號倒流，實現(xiàn)了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定；添加了一個反饋信號，在需要的時候．能夠把所需反饋信號再次輸入；同時加快r開關(guān)速率，帶負(fù)載的能力也增強(qiáng)。

　　圖4 A、B兩種觸發(fā)器比較

　　4 RTL級設(shè)計

　　隨著數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性不斷增加，在設(shè)計初期指定有效的設(shè)計策略對于整個設(shè)計是至關(guān)重要的。行為描述方式是對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的描述。它包括RTL、算法級、系統(tǒng)級的描述。RTL是指通過描述寄存器之間數(shù)據(jù)流動來描述數(shù)字電路系統(tǒng)，是一個數(shù)據(jù)流的概念．寄存器與寄存器之間的數(shù)據(jù)處理由組合邏輯完成。RTL級是Verilog較高抽象層次，在這個抽象層次上，模塊可以根據(jù)設(shè)計的算法來實現(xiàn)．而不用考慮具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。