CN106445853A - 基于fpga的spi接口与uart接口的转换方法 - Google Patents

基于fpga的spi接口与uart接口的转换方法 Download PDF

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戴林
马遵锋
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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法，包括以下步骤：（ⅰ）SPI接口；（ⅱ）指令译码；（ⅲ）串口协议配置；（ⅳ）发送/接收FIFO；（ⅴ）UART发送；（ⅵ）UART接收。本发明基于目前电子警察和治安卡口系统中核心部分的FPGA，直接使用现有的FPGA，不用增加任何硬件成本，实现方法简单、扩展灵活，资源占用少，程序可在线升级，不增加系统成本，降低硬件设计难度，各个串口之间完全独立，支持的串口可达几十个，稳定可靠。

Description

基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法
技术领域
本发明属于一种SPI接口与UART接口的转换方法，具体涉及一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法。
背景技术
在目前的智能交通监控系统中，如电子警察、治安卡扣等，需要大量串口对前端的外围设备进行控制，或者需要获取前端设备的状态等。而目前的专用芯片能支持的串口数量有限，同时价格也比较贵，而且使用专用芯片增加了线路板的密度，PCB走线布线更复杂，增加了设计难度。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法。
本发明的技术方案是：
一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法，所述方法基于可编程逻辑器件FPGA/CPLD实现，可编程逻辑器件FPGA/CPLD内部软件模块包括SPI接口模块、指令解码模块、串口协议配置模块、发送/接收FIFO模块、UART发送模块和UART接收模块；所述方法包括以下步骤：
（ⅰ）SPI接口
SPI接口模块采用标准的4线制SPI总线协议，一次SPI通信工16 bit,8 bit为一个字节，采用大端方式；FPGA把SPI传过来的串行信号转换为并行信号，或者把FPGA收到的并行信号转换成串行信号通过SPI上传；
（ⅱ）指令译码
指令解码模块根据SPI传过来的数据，按照定好的协议进行判断；
（ⅲ）串口协议配置
串口协议配置模块根据指令解码模块解出的命令，产生相应的波特率时钟，配置检验方式、数据长度、停止位长度；
（ⅳ）发送/接收FIFO
发送/接收FIFO模块把SPI传过来的数据放到发送FIFO缓冲区，把FPGA UART模块接收到的数据放到接收FIFO缓冲区，以保证数据的连续性和可靠性；当发送FIFO缓冲区中一有数据，就开始发送；当接收FIFO缓冲区一有数据，就通知上位机通过SPI读取；
（ⅴ）UART发送
UART发送模块按照异步串行通信的标准，把并行数据转换成并行数据，一位一位的发送出去；
（ⅵ）UART接收
UART接收模块按照异步串行通信的标准，把串行数据转换为并行的数据，连同串口号一并送给接收FIFO。
本发明的有益效果是：
本发明基于目前电子警察和治安卡口系统中核心部分的FPGA，直接使用现有的FPGA，不用增加任何硬件成本，实现方法简单、扩展灵活，资源占用少，程序可在线升级，不增加系统成本，降低硬件设计难度，各个串口之间完全独立，支持的串口可达几十个，稳定可靠。
附图说明
图1是本发明FPGA软件实现的框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法；
如图1所示，一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法，所述方法基于可编程逻辑器件FPGA/CPLD实现，可编程逻辑器件FPGA/CPLD内部软件模块包括SPI接口模块、指令解码模块、串口协议配置模块、发送/接收FIFO模块、UART发送模块和UART接收模块；所述方法包括以下步骤：
（ⅰ）SPI接口
SPI接口模块采用标准的4线制SPI总线协议，一次SPI通信工16 bit,8 bit为一个字节，采用大端方式；FPGA把SPI传过来的串行信号转换为并行信号，或者把FPGA收到的并行信号转换成串行信号通过SPI上传；
对于写操作，主机先发送一个8位的命令，再发送一个8位的数据。而对于读操作，主机发送一个8位的命令加上一个8位的数据，FPGA根据收到的指令，回传相应的16位数据给主机。
（ⅱ）指令译码
指令解码模块根据SPI传过来的数据，按照定好的协议进行判断；对哪个串口进行操作，是读还是写，串口参数怎么配置等等。
使用状态机实时检测SPI总线传过来的指令信息。一旦有新的指令过来，立即作出响应。
（ⅲ）串口协议配置
串口协议配置模块根据指令解码模块解出的命令，产生相应的波特率时钟，配置检验方式、数据长度、停止位长度；
（ⅳ）发送/接收FIFO
发送/接收FIFO模块把SPI传过来的数据放到发送FIFO缓冲区，把FPGA UART模块接收到的数据放到接收FIFO缓冲区，以保证数据的连续性和可靠性；当发送FIFO缓冲区中一有数据，就开始发送；当接收FIFO缓冲区一有数据，就通知上位机通过SPI读取；
（ⅴ）UART发送
UART发送模块按照异步串行通信的标准，把并行数据转换成并行数据，一位一位的发送出去；
（ⅵ）UART接收
UART接收模块按照异步串行通信的标准，把串行数据转换为并行的数据，连同串口号一并送给接收FIFO。
本发明基于目前电子警察和治安卡口系统中核心部分的FPGA，直接使用现有的FPGA，不用增加任何硬件成本，实现方法简单、扩展灵活，资源占用少，程序可在线升级，不增加系统成本，降低硬件设计难度，各个串口之间完全独立，支持的串口可达几十个，稳定可靠。

Claims (1)

1. 一种基于FPGA的SPI接口与UART接口的转换方法，其特征在于：所述方法基于可编程逻辑器件FPGA/CPLD实现，可编程逻辑器件FPGA/CPLD内部软件模块包括SPI接口模块、指令解码模块、串口协议配置模块、发送/接收FIFO模块、UART发送模块和UART接收模块；所述方法包括以下步骤：
（ⅰ）SPI接口
SPI接口模块采用标准的4线制SPI总线协议，一次SPI通信工16 bit,8 bit为一个字节，采用大端方式；FPGA把SPI传过来的串行信号转换为并行信号，或者把FPGA收到的并行信号转换成串行信号通过SPI上传；
（ⅱ）指令译码
指令解码模块根据SPI传过来的数据，按照定好的协议进行判断；
（ⅲ）串口协议配置
串口协议配置模块根据指令解码模块解出的命令，产生相应的波特率时钟，配置检验方式、数据长度、停止位长度；
（ⅳ）发送/接收FIFO
发送/接收FIFO模块把SPI传过来的数据放到发送FIFO缓冲区，把FPGA UART模块接收到的数据放到接收FIFO缓冲区，以保证数据的连续性和可靠性；当发送FIFO缓冲区中一有数据，就开始发送；当接收FIFO缓冲区一有数据，就通知上位机通过SPI读取；
（ⅴ）UART发送
UART发送模块按照异步串行通信的标准，把并行数据转换成并行数据，一位一位的发送出去；
（ⅵ）UART接收
UART接收模块按照异步串行通信的标准，把串行数据转换为并行的数据，连同串口号一并送给接收FIFO。
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