[实用新型]一种基于SoC支持多个SPI接口标准组的装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路控制领域，尤其涉及一种基于SoC支持多个SPI接口标准组的装置与方法。

背景技术

全可编程SoC(System-on-a-Chip)集成了ARM处理器(Advanced RISC Machines)的软件可编程性与现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable Gate Array)的硬件可编程性。全可编程SoC内部ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA之间通信方式有AXI(Advanced extensible Interface)和EMIO(Extendable multiplexed I/O)。

AXI(Advanced extensible Interface)是一种总线协议，该协议是ARM公司提出的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)3.0协议中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。它的地址/控制和数据相位是分离的，支持不对齐的数据传输，同时在突发传输中，只需要首地址，同时分离的读写数据通道、并支持Outstanding传输访问和乱序访问，并更加容易进行时序收敛。AXI是AMBA中一个新的高性能协议。AXI技术丰富了现有的AMBA标准内容，满足超高性能和复杂的片上系统(SoC)设计的需求。

全可编程SoC重新定义了嵌入式系统的可能性，为系统架构师和软件开发人员推出新的解决方案提供了一个灵活的平台，同时为传统ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)和SoC用户提供了一个全可编程的备选方案。双核ARM Cortex-A9处理器与业界领先的、具有高性能功耗比的28nm可编程逻辑巧妙集成，实现的功耗和性能等级远超分立处理器和FPGA系统。SoC凭借最高性能-价格-功耗比，该产品成为很多嵌入式应用领域的最佳选择，包括小型蜂窝基站、多摄像头驾驶员辅助系统、工业自动化机器视觉、医疗内窥镜和4K2K超高清电视。

在一个以全可编程SoC为系统控制和算法处理的电路单板中，全可编程SoC需要同时与多个SPI(Serial Peripheral Interface)接口标准组的装置或芯片通信。例如在无线直放站设计中，一个射频单元RU(Radio Unit)电路单板上的全可编程SoC需要和4个SPI接口标准组的设备通信，比如AD9370芯片就是SPI接口标准组的设备。

一个全可编程SoC内部的ARM处理器单元上只有两个SPI控制器，在RU电路单板中需要使用其中一个ARM处理器的SPI控制器和一种SPI接口的PHY芯片通信，解决RU电路单板中以太网接口不够的问题。在这种条件下全可编程SoC只剩下一个SPI控制器可以使用，这样就不能满足一个RU电路单板上全可编程SoC需要与4个AD9370芯片通信的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是设计一个新的装置和方法，利用全可编程SoC芯片内部的ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA，实现全可编程SoC和多个SPI接口标准组设备通信，并具备对SPI接口设备的并行初始化能力。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于SoC支持多个SPI接口标准组的装置，其特征在于：包括全可编程SoC、ARM处理器、现场可编程门陈列FPGA，在全可编程SoC内部的ARM处理器和现场可编程门阵列FPGA之间通过AXI总线通信，现场可编程门阵列FPGA和外围设备通过SPI接口标准组通信；在现场可编程门陈列FPGA内部设计1个AXI协议解析模块和4个SPI控制器模块，实现ARM处理器和外围SPI接口设备的通信；现场可编程门陈列FPGA内部的AXI协议解析模块和每个SPI控制器模块都是独立发送控制信号和收发数据信号。

AXI协议解析模块解析ARM处理器通过AXI总线发送过来的地址和数据信号，并把信号送到对应的控制寄存器或者读取对应寄存器的数据；

AXI协议解析模块给每个SPI控制器设置寄存器，分别是：

WR_EABLE，ARM处理器可以通过这个寄存器控制SPI控制器向外部芯片发送或者接收数据。这个寄存器和SPI控制器连接信号名是WR；

TRANSMIT_REG，ARM处理器把需要向外部芯片发送的数据信号预先存储在这个寄存器；

TRANSMIT_CTRL，ARM处理器可以通过这个寄存器控制SPI控制器的工作模式；