高速可复用spi总线的设计与verilog+hdl实现

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1、第l章绪论m内核可以在不同的硬件描述级实现，由此产生了三类礤内核：软核、固核和硬核。这种分类主要依据产品交付的方式，而这三种m内核实现方法也各具特色【I】．、软核通常以可综合的HDL提供，因此具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，有助于用户调节参数并增强可复用性。这是软核的最大优点。软核通常以加密形式提供，这样实际的RTL对用户是不可见的，但布局和布线灵活。在这些加密的软核中，如果对内核进行了参数化，那么用户就可通过头文件或图形用户接口(GUD方便地对参数进行操作。对于那些对时序要求严格的内核(

2、如PCI接口内核)，可预布线特定信号或分配特定的布线资源tg]，以满足时序要求。尽管软核有这么多显丽易见的优点，相对于硬核来说还是有它相应的缺点，比如缺乏对时序、面积和功耗的预见性【10】。由于软核的主要目的是为了尽可能方便的应用于更多的系统，所以对于诸如时序、面积和功耗这种个体性的参数就不能考虑太多，需要用户应用时自己调整。硬核则以经过完全的布局布线的网表形式提供，这种硬核必须具有可预见性，同时还要针对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化【埘。可想而知上述两点要求限制了硬核设计时的灵活性和可移植

3、性。固核则是软核和硬核的折衷。固核在软核基础上开发，是介于硬P和软口之间的坤，是一种可综合的、并带时序信息以及布局布线规划的设计，以RTL代码和对应具体工艺网表的混合形式提供，固口既不是独立的，也不是固定的，可以根据用户的需要进行修改，使他适合于某种可实现的工艺过程。1．2大规模FPGA设计数字集成电路由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路、发展到超大规模集成电路(V'LSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成电路B04U。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由河

4、南大学微电子学与固体电子学专业2004级硕士论文半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASlC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)[1”。FPGA(现场可编程门阵列)与CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件【12Jf13】，它们是在PAL，GAL等逻辑器件的基础之上发

5、展起来的。同以往的PAL，GAL等相比较，FPGA／CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA／CPLD实际上就是一个子系统部件【101。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altcra公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场【141。尽管FPOA和CPLD和其他类型PLD结构各有其特点和长处，但概括起来，他们是由三大

6、部分组成的。一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心；输入，输出块，连接逻辑块的互连资源；连线资源，由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入／输出块之间的连接f121。FPGA／CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点f15j：·随着VLSI(VeryLargeScaleIC，超大规模集成电路)T艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门

7、数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。·FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员第1章绪论承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以，H'GA，cPu)的资金投入小，节省了许多潜在的花费。·用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以，用FPGA／CPLD试制样片，能以最快的速度占领市场。FPGA／CPLD软件包中有各种输入工具和仿真

8、工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA／CPLD的优势。电路设计人员使用FPGA／CPLD进行电路设计时，不需要具备专门的IC(集成电路)深层次的知识，FPGA／CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计，快速将产品推向市场。1．3SPI总线的优点串行外设接口(SerialPeripheralInterface，SPD总线最初是