AMBA总线驱动的SPI协议IP核设计与功能验证

本文档深入探讨了在现代系统-on-chip (SoC) 设计中，基于AMBA总线的SPI协议IP核的重要性及其实现方法。作者赵杰，专业为微电子学与固体电子学，针对硕士学位论文进行了研究，针对SoC设计中的IP复用和互连技术挑战，选择了SPI接口作为核心部分进行IP核开发。 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种广泛应用于各种嵌入式系统中的全双工、同步通信协议，因其简单、高效的特点，被集成到越来越多的芯片中。作者设计的IP核支持Master和Slave模式，可以配置通信速率，适应不同的传输模式，符合SoC设计对模块化和灵活性的需求。 在总线选择上，文章对比了Silicore的Wishbone、IBM的CoreConnect和ARM的AMBA总线。Wishbone以其配置简单、资源丰富受到欢迎，但可能过于灵活，对于嵌入式应用而言复杂度较高。而AMBA总线，尤其是APB（Advanced Peripheral Bus），因为有众多第三方支持和低功耗特性，已经成为SoC设计中的主流互连标准，适合低速系统连接。 设计过程中，作者遵循了Top-Down的设计策略，明确了模块接口、功能划分及子模块设计。通过详细的Verilog HDL实现，包括时钟分频模块、APB接口模块和收发逻辑控制模块，展示了设计过程中的常见问题及其解决方案。使用Modelsim和Quartus II等工具进行功能仿真和FPGA时序仿真，确保了IP核在不同工作模式下，如不同时钟频率、传输模式和工作模式下的性能表现，验证了其正确性和可靠性。 关键词集中在SoC、IP核、AMBA总线、SPI协议、Verilog HDL以及FPGA，这些是本文的核心知识点。这篇论文提供了基于AMBA总线的SPI协议IP核的实现策略和技术验证，对于深入了解SoC设计中的技术选型和IP复用有着重要的参考价值。