FPGA SPI接口详解：入门与AT93C46驱动实践

本文将深入解析FPGA开发板中的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）操作，以帮助新接触或需要转向SPI编程的用户快速上手。SPI是一种由Motorola公司提出的同步通信总线，它支持高速、全双工的通信，适用于各种电子元件如EEPROM、Flash、时钟、ADC、DSP、解码器、微处理器等。SPI工作在主从模式下，主要包括以下四个信号线： 1. MOSI (Master Out, Slave In): 主设备的数据输出，从设备的数据输入。 2. MISO (Master In, Slave Out): 主设备的数据输入，从设备的数据输出。 3. SCK (Serial Clock): 主设备产生的时钟信号，决定了数据传输的同步。 4. SS (Slave Select): 从设备使能信号，由主设备控制，用于选择特定的从设备。 在硬件层面，SPI通常由两个简单的移位寄存器组成，数据在SCK的下降沿发送并在上升沿被接收。对于具体的应用，如ATMEL公司的AT93C46存储芯片，它具有1K位存储空间，支持8位和16位数据模式，并在2.7V到5.5V或1.8V到5.5V的电压范围内工作。该芯片的最高时钟频率可达2MHz，且具有很高的耐用性，能进行百万次擦写，数据保存时间长达一百年。 在设计FPGA的SPI接口电路时，需要特别注意CS（Chip Select）引脚，它是片选信号。在执行每个指令前，需要通过拉高CS来选中芯片，完成指令后再将其拉低至复位状态。在连续操作多个指令时，确保在指令之间有足够的CS信号断开时间，以便正确切换到下一个从设备。 理解并掌握这些基本原理和操作细节，不仅有助于开发FPGA相关的SPI应用，而且为后续学习其他SPI兼容的器件和系统提供了坚实的基础。通过实践和熟悉实际硬件连接，可以有效提高在FPGA项目中利用SPI接口的效率和准确性。