无需处理器：嵌入式系统中利用SPI控制FPGA Avalon总线的简易方法

嵌入式系统/ARM技术中的不用处理器控制FPGA总线的方法是一种新兴的设计策略，特别是在FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计中，旨在减少对嵌入式处理器的依赖，以提升调试效率和简化硬件工程师的工作流程。传统的方案倾向于使用Nios这样的软处理器，如Altera的系统级芯片(FPGASoC)中集成的处理器，它们通过 Avalon内存映射(MM)总线与外设通信，如图1所示的典型Altera FPGA系统。 Avalon MM总线提供了一种标准化的方式来连接和管理外设，使得系统设计更加模块化。然而，这需要深厚的编程背景和熟悉复杂的工具链，这对于硬件工程师来说可能是一项挑战，特别是当他们希望在没有过多软件干预的情况下直接操控外设时。例如，硬件工程师可能会想要直接控制LTC6948的小数分频锁相环频率，LTC1668的电压设置，或者读取LTC2498和LTC2983的相应数据。 为了解决这个问题，本文设计了一个基于Altera SPI的SlavetoAvalon MM桥，这个桥的作用是充当SPI信号和Avalon MM总线之间的中介，允许工程师无需处理器直接进行操作。这种设计的优势在于，它不会对原系统架构造成干扰，且可以与嵌入式处理器共存，提高了灵活性和易用性。 图2展示了如何通过高亮部分的代码和反向工程，利用Python脚本来实现这一功能。尽管Altera提供了SPI-Avalon MM桥的参考设计，但这些文档往往专注于Nios处理器的应用，而非作为SPI主设备的用途。实际上，更实用的选择可能是使用像凌力尔特(Lin duino)这样的微控制器，它继承了Arduino处理器的功能，且支持直接连接到LT演示板，这样就避免了对Nios的过度依赖。 总结来说，嵌入式系统/ARM技术中的不用处理器控制FPGA总线的方法，如Altera的SPI桥设计，为硬件工程师提供了一种简化外设控制的途径，降低了对高级软件技能的需求，同时也强调了选择合适工具和设备的重要性。这对于那些寻求高效调试和易于维护的系统设计者来说，是一个重要的技术考虑。