[发明专利]一种基于AXI总线协议的SPI控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于服务器总线设计技术领域，具体涉及一种基于AXI总线协议的SPI控制器及其控制方法。

背景技术

近年来，SOC设计技术成为集成电路发展的主流趋势，而随着生产工艺的不断进步，不断增长的晶体管数量限制了集成电路的发展，为了实现更多功能，在一块芯片集成大量的逻辑电路变得愈发困难，IP复用技术成为解决该困难的有效途径。但是，要把不同的IP复用核集成到一个SOC上就要求这些可复用的IP核具有统一标准的接口协议，片上总线技术就有效的解决了这个问题。

AXI总线协议与SPI总线协议是集成电路设计行业广泛采用的两种总线。AXI总线是面向高性能、高带宽、低延迟的系统总线协议。该协议适用于高时钟频率和高带宽的高性能系统。SPI总线是一种高效率串行通信总线协议，该协议在低速外部设备中应用广泛。但是，这两种不同协议之间的不兼容性导致了设备之间通信困难。此为现有技术的不足之处。

因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种基于AXI总线协议的SPI控制器及其控制方法；以解决上述技术问题，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种基于AXI总线协议的SPI控制器及其控制方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

一种基于AXI总线协议的SPI控制器，它包括AXI总线，其特征在于，AXI总线的一端连接有CPU，另一端连接有AXI总线接口模块，所述的AXI总线接口模块连接有控制模块、状态模块以及数据寄存模块，所述的控制模块连接有数据传输模块和写缓存模块，控制模块还与所述的状态模块连接；

所述的状态模块连接有ID控制模块和读缓存模块，所述的状态模块还与所述的写缓存模块连接；

所述的数据寄存模块与所述的写缓存模块和读缓存模块连接；

所述的读缓存模块与所述的数据传输模块连接；

所述的数据传输模块连接外部设备。

作为优选，所述的AXI总线接口模块负责与AXI总线通信，生成数据传输的握手信号、响应信号及队列ID标识信号，并且AXI总线接口模块包含与AXI总线对接所需要的所有接口信号；以保证CPU通过AXI总线传输信号的完整性。

作为优选，所述的控制模块包含各种使能信号；控制模块是SPI控制器处理命令时的控制核心；SPI控制器在正确有效的控制信号作用下进行对应命令的读写行为，控制信号保证各种命令精确地进行；控制模块主要信号的具体信息包括：检测片选信号和时钟信号的上升沿及下降沿、读写地址和数据的发送与应答、读写寄存器ID标识的选择等。

作为优选，所述的数据寄存模块在SPI控制器处理读操作或写操作时，寄存地址信息及数据信息；数据寄存模块主要信号的具体信息包括：保存当前ID的地址及数据等。

作为优选，所述的状态模块记录SPI控制器在进行读写操作时，命令、地址、数据在传输过程中的各种状态；状态模块主要信号的具体信息包括：读写命令状态、标识状态及SPI控制器输出状态等。

作为优选，所述的写缓存模块在SPI控制器处理多请求命令时，将未应答请求的写地址、写数据及状态寄存器所处的状态进行缓存。写缓存模块信号的具体信息包括：缓存各ID的写地址、写数据及写状态等。

作为优选，所述的读缓存模块在SPI控制器处理多请求命令时，将未应答请求的读地址、读数据及状态寄存器所处的状态进行缓存。读缓存模块信号的具体信息包括：缓存各ID的读地址、读数据及读状态等。

作为优选，所述的ID控制模块通过状态模块的状态判断将未响应的请求命令分别对应存放在读或写缓存模块，并且正确区分地址、数据及状态三类信息；应答命令发出后，通过识别读写地址ID标识来判断应答的地址请求命令，将对应数据传输出去，同时清空该命令对应的相关缓存信息；ID控制模块是SPI控制器支持乱序访问的核心控制模块。

作为优选，所述的数据传输模块进行数据输入输出的移位操作，在SPI控制器片选信号有效时，与外部设备进行数据传输；数据传输模块主要信号的具体信息包括：按位移位输入与输出等。

一种基于AXI总线协议的SPI控制器的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：AXI总线接口模块接收CPU通过AXI总线传输过来的命令；

步骤S2：控制模块通过控制各种使能信号控制数据的传输；