编写Verilog代码,实现CPU对SPI主控制器的寄存器读写操作、配置操作以及SPI从设备的数据读写操作。
时间: 2024-03-15 15:44:17 浏览: 155
以下是一个简单的Verilog代码示例,实现了CPU对SPI主控制器的寄存器读写操作、配置操作以及SPI从设备的数据读写操作。注意,这只是一个示例,实际实现中需要根据具体的需求进行修改和完善。
```verilog
module spi_controller (
input clk, //时钟信号
input rst, //复位信号
input [7:0] cpu_data, //CPU数据输入
input [3:0] cpu_addr, //CPU地址输入
input cpu_we, //CPU写使能信号
output [7:0] spi_data,//SPI数据输出
output spi_cs, //SPI片选信号
output spi_sck, //SPI时钟信号
output spi_mosi, //SPI数据输出信号
input spi_miso //SPI数据输入信号
);
reg [7:0] spi_reg[15:0]; //SPI控制器的寄存器
reg [7:0] data_out; //数据输出寄存器
reg [3:0] addr; //地址寄存器
reg [1:0] state; //状态寄存器
reg spi_cs_reg; //SPI片选信号寄存器
reg [7:0] spi_data_reg; //SPI数据寄存器
reg [7:0] spi_data_out; //SPI数据输出寄存器
reg spi_sck_reg; //SPI时钟信号寄存器
reg spi_mosi_reg; //SPI数据输出信号寄存器
reg [3:0] count; //计数器寄存器
//状态机
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (!rst) begin
spi_cs_reg <= 1'b1; //SPI片选信号默认高电平
spi_sck_reg <= 1'b0; //SPI时钟信号默认低电平
spi_mosi_reg <= 8'h00; //SPI数据输出信号默认低电平
state <= 2'b00; //初始状态
count <= 4'h0; //计数器清零
end
else begin
case(state)
2'b00: begin //等待CPU读写操作
if (cpu_we) begin //写操作
addr <= cpu_addr; //保存地址
spi_reg[addr] <= cpu_data; //写入数据
state <= 2'b01; //切换到写确认状态
end
else begin //读操作
addr <= cpu_addr; //保存地址
data_out <= spi_reg[addr]; //读取数据
state <= 2'b10; //切换到读确认状态
end
end
2'b01: begin //写确认状态
state <= 2'b00; //切换回等待CPU读写操作状态
end
2'b10: begin //读确认状态
state <= 2'b00; //切换回等待CPU读写操作状态
end
2'b11: begin //SPI数据传输状态
case(count)
4'h0: begin //等待片选信号拉低
if (!spi_cs_reg) begin
spi_data_out <= spi_data_reg; //读取SPI数据寄存器中的数据
count <= 4'h1; //切换到传输状态1
end
end
4'h1: begin //传输状态1
spi_mosi_reg <= spi_data_out[7]; //设置SPI数据输出信号
spi_sck_reg <= 1'b1; //拉高SPI时钟信号
count <= 4'h2; //切换到传输状态2
end
4'h2: begin //传输状态2
spi_data_out <= spi_data_out<<1; //移位
spi_mosi_reg <= spi_data_out[7]; //设置SPI数据输出信号
spi_sck_reg <= 1'b0; //拉低SPI时钟信号
count <= 4'h3; //切换到传输状态3
end
4'h3: begin //传输状态3
spi_data_reg[7] <= spi_miso; //读取SPI数据输入信号,并保存到SPI数据寄存器中
spi_sck_reg <= 1'b1; //拉高SPI时钟信号
count <= 4'h4; //切换到传输状态4
end
4'h4: begin //传输状态4
spi_sck_reg <= 1'b0; //拉低SPI时钟信号
count <= 4'h0; //计数器清零,返回传输状态1
end
endcase
end
endcase
end
end
//接口电路
assign spi_data = data_out;
assign spi_cs = spi_cs_reg;
assign spi_sck = spi_sck_reg;
assign spi_mosi = spi_mosi_reg;
//CPU读写操作
always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (!rst) begin
cpu_data <= 8'h00;
end
else begin
if (cpu_we) begin //写操作
spi_cs_reg <= 1'b0; //拉低SPI片选信号,开始SPI数据传输
spi_data_reg <= cpu_data; //保存CPU传入的数据
state <= 2'b11; //切换到SPI数据传输状态
end
else begin //读操作
spi_cs_reg <= 1'b0; //拉低SPI片选信号,开始SPI数据传输
spi_data_reg <= 8'h00; //设置SPI数据寄存器为0
state <= 2'b11; //切换到SPI数据传输状态
end
cpu_data <= data_out; //将读取到的数据传回CPU
end
end
endmodule
```
请注意,这只是一个简单的示例,具体的实现可能会根据具体的需求进行修改和完善。
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