MicroBlaze软核处理器的SPI控制器设计

张荣刚，顾强

(中北大学 机电工程学院，太原 030051)

MicroBlaze软核处理器的SPI控制器设计

张荣刚1，顾强2

(中北大学 机电工程学院，太原 030051)

设计了一种基于Xilinx公司提供的MicroBlaze微处理器的SPI控制器。该SPI具有可配置的分频器、三线-四线转换功能，同时可以根据外接的芯片SPI总线需求配置其数据发送的方式。该SPI控制器的逻辑功能在Modelsim下仿真结果正确，并且在Virtex-7芯片上运用此控制器配置多款高速数据转换器、时钟芯片等。验证结果表明，该SPI控制器具有使用灵活、便于移植、易于使用、可以同时配置多片器件等优点。

串行外设总线；MicroBlaze；FPGA；Vivado

引 言

现代通信系统中很多集成电路的配置总线大多为I2C、SPI等低速总线，这类总线速度从几十kbps到几十Mbps不等。常用的设计方案是用一颗微控制器芯片来控制这些外设器件，采用FPGA传输高速数据，这样的设计对于硬件工程师来说无疑加大了工作量和设计成本，得不偿失。

MicroBlaze软核是一款针对Xilinx FPGA器件而优化的功能强大的32位微处理器，支持用于嵌入式处理器的标准AXI总线外设集合，具有兼容性和可重复利用性，最精简的核只需要将近400个Sclice[1]。利用适当的技术，用户可以开发构造简单的预配置MicroBlaze微控制器，并方便快捷地将其添加到任何FPGA设计中,还可将控制器的实例直接加入HDL。用户能在标准的FPGA设计流程中直接使用，无须特殊的脚本或复杂的步骤，仅需三个文件即可启动设计工作，包括两个硬件实施文件和一个软件定义文件。这种方法使工程师不用学习或者只需很少量的学习就能快速启动FPGA嵌入式设计工作。……