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基于VHDL的FPGA与ARM SPI通信代码

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简介：
本项目致力于开发一种高效SPI通信协议，通过VHDL语言在FPGA上实现，并与ARM处理器进行数据交换，适用于嵌入式系统设计。 VHDL的FPGA程序位于vme_vhdl文件夹内，并使用了锁相环（PLL），将外频提升4倍。PLL的具体实现参考相关文档。 ARM测试程序基于LPC1768处理器，在Keil5开发环境中编写，使能了LPC1768的SSP1接口以与FPGA进行SPI通讯，采用0模式通信格式：0xAA 0x55 cmd data 0x5D。 在测试过程中，通过串口调试助手发送AA 55 88 3C 5D给LPC1768。随后，LPC1768与FPGA进行了三次通讯（详情见spi_arm.jpg图片），每次通信中FPGA将第四帧返回给ARM。最后，ARM会把收到的数据通过串口发送显示出来，正确结果显示为88 3C 5D。测试成功！

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  • 基于VHDL的FPGA与ARM SPI通信代码
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    本项目致力于开发一种高效SPI通信协议，通过VHDL语言在FPGA上实现，并与ARM处理器进行数据交换，适用于嵌入式系统设计。 VHDL的FPGA程序位于vme_vhdl文件夹内，并使用了锁相环（PLL），将外频提升4倍。PLL的具体实现参考相关文档。 ARM测试程序基于LPC1768处理器，在Keil5开发环境中编写，使能了LPC1768的SSP1接口以与FPGA进行SPI通讯，采用0模式通信格式：0xAA 0x55 cmd data 0x5D。 在测试过程中，通过串口调试助手发送AA 55 88 3C 5D给LPC1768。随后，LPC1768与FPGA进行了三次通讯（详情见spi_arm.jpg图片），每次通信中FPGA将第四帧返回给ARM。最后，ARM会把收到的数据通过串口发送显示出来，正确结果显示为88 3C 5D。测试成功！
     
  • SPI通信代码（FPGA与STM32）.zip
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    本资源包含FPGA与STM32通过SPI接口进行通信的详细代码示例。适用于嵌入式系统开发人员和硬件工程师学习和参考。 SPI_FPGA.c是用于STM32的程序文件，包含配置DMA接收SPI数据的相关代码和DMA中断服务函数。.v 文件则是FPGA项目的Verilog代码，其中包括了SPI模块的实现以及顶层应用文件的内容。
     
  • ARM通过SPI协议与FPGA从设备通信
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    本项目探讨了如何利用ARM处理器经由SPI（串行外设接口）协议实现与其连接的FPGA从设备的数据交换和控制。 SPI (Serial Peripheral Interface) 是一种常见的串行通信协议，在微控制器如 ARM 和 FPGA 之间的数据传输中广泛使用。本段落将深入探讨通过 SPI 协议实现 ARM 与 FPGA 的通信，包括管脚分配、依赖性、中断处理以及 SPI 寄存器配置。 1. SPI 背景知识 SPI 是一个同步串行接口，由主机（Master）控制数据传输速率和时序，从机（Slave）按照主机的指令进行数据发送或接收。通常包含四个信号线：MISO（主机输入从机输出）、MOSI（主机输出从机输入）、SCK（时钟）和 SS（片选信号），在某些配置中可能还包括额外的 CS（芯片选择）信号。 2. ARM 的 SPI 功能设计 ARM 设备中的 SPI 功能通常集成在片上系统 (SoC) 中，允许与外部设备如 FPGA 建立通信。以下是关键的设计方面： ### 2.1 管脚分配 实现 SPI 通信时，需要正确地将 ARM 的 SPI 端口连接到相应的 IO 引脚。例如，MISO、MOSI、SCK 和 SS 需要与 FPGA 上的相应 SPI 接口相连。 ### 2.2 其他组件依赖性 #### 2.2.1 IO 线路配置 确保 IO 线路正确设置以适应 FPGA 的接口需求，包括电平转换和驱动能力。 #### 2.2.2 能量管理 SPI 通信可能受 ARM 内部电源管理策略影响，如低功耗模式或时钟门控。需要在 SPI 操作期间保持供电与时钟激活状态。 #### 2.2.3 中断处理 中断机制有助于提高系统效率，在传输完成或出现错误时通过中断通知处理器进行后续操作。 ### 2.3 SPI 寄存器详解 SPI 控制寄存器 (SPI_CR)、模式寄存器 (SPI_MR)、数据传输寄存器 (SPI_TDR)、片选寄存器 (SPI_CSR0) 和外围时钟使能寄存器（PMC_PCER）用于配置和控制 SPI 模块。 #### 2.3.1 SPI Control Register 该寄存器用于启动或停止 SPI 通信，设置传输模式，并处理其他相关功能。 #### 2.3.2 Mode Register (SPI_MR) 通过此寄存器设定工作模式（主/从）、数据宽度、时钟极性和相位等参数。 #### 2.3.3 Transmit Data Register 该寄存器用于写入待发送的数据，在传输完成后自动清空。 #### 2.3.4 Chip Select Register (SPI_CSR0) 此注册配置特定从机的片选信号，包括延迟时间和数据校验设置。 #### 2.3.5 Peripheral Clock Enable Register（PMC_PCER） 该寄存器用于启用或禁用 SPI 模块时钟，在操作前确保 SPI 接口已激活。 ### 2.4 SPI 寄存器配置 #### 管脚复用 在系统级的配置寄存器中设定 ARM 的 GPIO 管脚为 SPI 功能。 #### 启动 SPI 通过设置适当的标志来启动 SPI 模块中的相关寄存器启用接口功能。 #### 时钟速度和相位匹配 根据 FPGA 接口需求，使用模式寄存器调整 SPI 时钟的速率和相位配置。 调试过程中需注意信号同步、数据完整性、时钟速度一致性和片选管理。通过精确地设定这些参数可以有效地建立 ARM 和 FPGA 的SPI通信链路，并实现高效的双向数据传输。
     
  • 基于FPGA的SPI通信与STM32对接——Verilog代码实现
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    本项目介绍如何使用Verilog语言在FPGA平台上实现SPI通信协议，并成功将其与STM32微控制器进行数据交互。通过详细设计和验证，展示了高效硬件接口的设计流程和技术要点。 SPI是Serial Peripheral Interface的缩写，意为串行外围设备接口。SPI是一种高速、全双工和同步通信总线，在芯片管脚上仅占用四根线，节省了芯片引脚数量，并在PCB布局中节约空间，提供便利。由于其简单易用的特点，越来越多的芯片集成了这种通信协议。
     
  • 基于FPGA的SPI通信实现
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    本项目探讨了在FPGA平台上实现SPI通信的方法和技术，详细介绍了硬件设计与软件配置，展示了高效的数据传输应用。 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种广泛应用在微控制器与外部设备间通信的串行接口标准，具有高速、低功耗以及简单的硬件结构特点。在FPGA设计中实现SPI通信可以利用其并行处理能力来高效地与其他外设进行交互。 本项目采用VHDL语言实现了SPI通信程序，这是一种用于描述数字系统逻辑功能和行为的硬件描述语言。VHDL的优势在于清晰的语法结构与强大的抽象能力，适合于复杂的FPGA设计工作。 在SPI通信中通常包含四个信号线：SCLK（时钟）、MISO（主设备输入，从设备输出）、MOSI（主设备输出，从设备输入）和SS（片选信号）。其中，由主设备控制时钟与片选信号的生成；而从设备则根据接收到的时钟信号来发送或接收数据。 具体到VHDL实现SPI通信的关键步骤包括： 1. **SPI控制器模块**：这是设计的核心部分，负责产生SCLK以及管理MISO和MOSI的数据读写操作。它通常通过状态机的形式进行工作流程控制。 2. **SPI时钟发生器**：此组件用于生成合适的SCLK以满足通信需求。这可以通过分频FPGA内部的主时钟来实现，从而获得所需的SPI频率。 3. **移位寄存器**：在数据传输过程中起到关键作用，负责存储待发送或已接收的数据，并与MOSI和MISO线同步进行逐位传输操作。 4. **片选信号管理**：当需要同时控制多个从设备时，为每个设备提供独立的SS信号，并通过逻辑电路确保每次只有一个被激活。 5. **接口适配**：根据具体需求可能还需要对电平或数据格式等进行转换。例如SPI通常使用TTL电平而FPGA内部可能是LVDS标准；同时还要考虑适应不同的字长要求，如SPI常见的8位宽度与更宽的内部总线之间的匹配。 在实际设计中可能会增加错误检测、CRC校验和握手协议等功能以增强通信可靠性，并且为了方便调试可以添加监控信号等辅助功能。文件名“MJC---SPI”可能表示这是一个关于SPI通信的设计模块或库，其中包含了上述各部分VHDL代码实现及相关测试验证材料。 通过完成这样的项目不仅可以掌握FPGA设计的基础技能，还能深入理解串行通信协议的细节，为开发更多的嵌入式系统应用奠定坚实基础。
     
  • 基于FPGA与ARM的FMC通信电路分析
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    本研究探讨了在FPGA和ARM架构下，利用FMC标准进行高速数据传输的设计与实现，并对其性能进行了全面评估。 请描述一个电路原理图，该图展示FPGA芯片10CL025YU256C8G与ARM芯片STM32通过FMC通信的连接方式，并包括前端模拟信号采集和输出的相关电路部分。
     
  • 基于STM32和FPGA的16位SPI通信
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    本项目基于STM32微控制器与FPGA实现高效16位SPI通信，探讨了硬件设计、接口配置及数据传输优化技术，适用于高速数据处理场景。 STM32与FPGA通信采用的是16位SPI协议。使用的微控制器是STM32F103ZET6，编程语言为Verilog。
     
  • 基于FPGA的SPI通信接口设计
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    本项目致力于开发一种高效稳定的SPI通信接口，采用FPGA技术实现硬件电路与外部设备之间的高速数据传输。 基于FPGA的SPI通信接口设计包含原理图、管脚分配Quartus II工程以及Verilog源码，开发板原理图也包括在内。
     
  • FPGA的SPI通信_new.zip_SPI FPGA_fpga spi通信_spi verilog_vivado
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    本资源包包含针对FPGA的SPI通信设计案例，采用Verilog语言编写，并适用于Vivado开发环境。适合学习和研究FPGA与外设通过SPI接口进行数据交换的技术细节。 通过FPGA实现SPI通信，由于SPI通信所需总线少且在模块之间易于连接，因此被广泛应用于数据通信领域。为了使FPGA能够与从机进行通信，通常使用Verilog语言编写相关代码。
     
  • FPGA与单片机的SPI通信
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    本项目探讨了如何利用FPGA与单片机之间通过SPI接口进行数据交换的技术细节和实现方法，旨在深入理解SPI协议在硬件设计中的应用。 FPGA通过SPI通信协议与STM32单片机进行数据交换。FPGA负责对外部信号的测量，并将采集到的数据通过SPI传输给STM32单片机以实现数据显示功能。