spi协议verilog代码实现

SPI协议是一种串行通信协议，通常用于连接芯片或模块之间的通信。下面是一个简单的SPI协议的Verilog代码实现：

module spi_master (
  input clk,
  input rst,
  input [7:0] data_in,
  output [7:0] data_out,
  output cs_n,
  output sck,
  output mosi,
  input miso
);

  parameter IDLE = 2'b00;
  parameter READ = 2'b01;
  parameter WRITE = 2'b10;
  parameter DONE = 2'b11;

  reg [1:0] state;
  reg [7:0] data_reg;
  reg [7:0] data_out_reg;
  reg cs_n_reg;
  reg sck_reg;
  reg mosi_reg;
  wire miso_wire;

  assign data_out = data_out_reg;
  assign cs_n = cs_n_reg;
  assign sck = sck_reg;
  assign mosi = mosi_reg;
  assign miso = miso_wire;

  // SPI controller state machine
  always @(posedge clk) begin
    if (rst) begin
      state <= IDLE;
      data_reg <= 8'h00;
      data_out_reg <= 8'h00;
      cs_n_reg <= 1'b1;
      sck_reg <= 1'b1;
      mosi_reg <= 1'b0;
    end else begin
      case (state)
        IDLE: begin
          data_out_reg <= 8'h00;
          cs_n_reg <= 1'b1;
          sck_reg <= 1'b1;
          mosi_reg <= 1'b0;
          if (cs_n == 1'b0) begin
            data_reg <= data_in;
            state <= WRITE;
          end else if (miso == 1'b0) begin
            data_reg <= miso_wire;
            state <= READ;
          end
        end
        READ: begin
          data_out_reg <= data_reg;
          cs_n_reg <= 1'b1;
          sck_reg <= 1'b1;
          mosi_reg <= 1'b0;
          state <= DONE;
        end
        WRITE: begin
          data_out_reg <= 8'h00;
          cs_n_reg <= 1'b0;
          sck_reg <= 1'b1;
          mosi_reg <= data_reg[7];
          data_reg <= {data_reg[6:0], 1'b0};
          if (data_reg == 8'h00) begin
            state <= READ;
          end
        end
        DONE: begin
          data_out_reg <= data_reg;
          cs_n_reg <= 1'b1;
          sck_reg <= 1'b1;
          mosi_reg <= 1'b0;
          state <= IDLE;
        end
      endcase
    end
  end

endmodule

此模块实现SPI主控制器。 数据输入和输出是8位的。 cs_n是片选信号，sck是时钟，mosi是主输出，miso是主输入。 在此模块中，实现了一个状态机，以管理数据的传输，这是SPI协议的核心。状态机有四个状态：IDLE，READ，WRITE和DONE。在IDLE状态下，控制器等待cs_n和miso的输入。如果cs_n被拉低，则数据被写入到数据寄存器中，并且控制器进入写状态。如果miso被拉低，则控制器进入读状态。 在写状态下，控制器将数据从数据寄存器中写入mosi，并将sck拉高。在读状态下，控制器等待从miso接收到的数据，并将其存储在数据寄存器中。 一旦完成数据传输，控制器将进入完成状态，此状态下控制器将向数据输出寄存器输出数据。 最后，控制器将回到IDLE状态，等待下一个传输开始。

这只是一个基本的SPI主控制器，可以根据需要进行修改和扩展。