范建榮 劉衛(wèi)東

摘要：SPI總線是一個同步串行接口的數(shù)據(jù)總線,具有全雙工、信號線少、協(xié)議簡單、傳輸速度快等特點，是實現(xiàn)微處理器與Flash通信的理想選擇。該文根據(jù)微處理器指令時序和串行Flash存儲器SST25VF064C的操作和讀寫時序,設計了SPI接口，并利用軟件控制實現(xiàn)了微處理器與SST25VF064C之間的通信。經(jīng)ModelSim仿真得出了相應的仿真波形，根據(jù)仿真波形分析,所設計的SPI接口的功能是正確的。

關鍵詞：SPI；總線接口；Flash；8位微處理器

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)23-5725-05

The Connection Method of Microprocessor With Serial Flash

FAN Jiang-rong1, LIU Wei-dong1，2

(1.College of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2.Hisense Electric Application Limited Company, Qingdao 266071, China)

Abstract: SPI bus is a data bus of synchronal and serial interface, which is characterized by full duplex communication, few signal lines, sim? ple protocol, high speed, etc. In this paper, according to the instruction timing of microprocessor and the reading and writing operation of the serial Flash memory SST25VF064C, SPI bus interface is designed, software is used to control the communication between the micro? processor and SST25VF064C. Analysis of corresponding simulating waveforms obtained by the ModelSim illustrate the design of the SPI interface is correct.

Key words: SPI ; bus interface; Flash; microprocessor

在目前所有的非易失性存儲器（PROM、EPROM、EEPROM和Flash）中，F(xiàn)lash存儲器幾乎擁有現(xiàn)今講究個性化的用戶所需的所有特點，它具有掉電數(shù)據(jù)不丟失、快速數(shù)據(jù)存取、電可擦除、容量大、在線可編程、價格低廉以及足夠多的擦除次數(shù)和較高的可靠性等諸多優(yōu)點，因而已成為電子系統(tǒng)設計中的首選存儲器。

在微處理器系統(tǒng)中使用Flash存儲器,可以有效地將微處理器系統(tǒng)的靈活性和大容量存儲的特性結合起來[1],用簡單的設計完成復雜的任務。8位微處理器需要一種高效的數(shù)據(jù)總線來完成它與Flash之間的大量數(shù)據(jù)傳送，SPI總線由于占用的接口總線少,通信效率高并且大部分處理器芯片都支持，因而通過它實現(xiàn)通信是一種理想的設計方案。目前的工作，多是針對于自帶SPI接口的單片機與Flash的通信，還有一部分是針對不帶SPI接口的微控制器，利用微控制器的I/O口結合軟件模擬SPI時序實現(xiàn)了微控制器[2]與Flash之間的通信?；谶@種情況，該文提出了微處理器串行Flash接口設計，利用微處理器的外部RAM結合軟件控制來模擬SPI時序，實現(xiàn)Flash存儲器和微處理器之間的通信。結果證明，這種方案使兩者之間通信更簡便迅捷。

1系統(tǒng)介紹

整個系統(tǒng)由8位微處理器[3-4]、SPI串行總線接口、外圍設備Flash組成，8位微處理器發(fā)起Flash的讀寫指令及地址、SPI工作使能信號和時鐘，因此在系統(tǒng)中起著核心控制作用。

SPI總線是一個同步串行接口的數(shù)據(jù)總線，它具有全雙工、信號線少、協(xié)議簡單等優(yōu)點，由于串行總線的信號線比并行總線更少更簡單，越來越多的系統(tǒng)放棄使用并行總線而采用串行總線。SPI總線最典型的應用就是主機與外圍設備(如Flash、RAM、A/D轉換器、LED顯示器、實時時鐘等)之間的通信。串行外圍接口一共有4種操作模式，這些模式?jīng)Q定了利用時鐘信號的哪個沿來控制數(shù)據(jù)傳送，這些模式由CPU來設置[5]。SST25系列的Flash支持SPI模式0和3，該文中SPI采用模式0，在時鐘信號的上升沿捕獲數(shù)據(jù)，下降沿移出數(shù)據(jù)。SPI接口一般使用4條線:串行時鐘線SCK、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線SI、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線SO和低電平有效的從機選擇線SCS，其時序圖如圖1所示。

本系統(tǒng)中Flash采用的是SST25系列SST25VF064C串行Flash，該片具有與工業(yè)標準SPI接口兼容的外部引腳，工作電壓為2.7-3.6v，它通過SCK、SO、SI、CE等四個管腳作為數(shù)據(jù)的讀寫，可以減少控制IO的數(shù)量。

2系統(tǒng)結構及設計

2.1結構框圖

系統(tǒng)的結構框圖如圖2所示。

圖6仿真波形圖

從圖中可以看到寫指令執(zhí)行完，把數(shù)據(jù)66H、55H寫到Flash中，讀指令執(zhí)行完把數(shù)據(jù)66H、55H讀到了CPU的寄存器中。綜合以上分析，SPI的設計是正確的。

該文中的接口設計能夠完成微處理器對Flash讀寫操作，說明該接口電路與軟件設計是成功的。數(shù)據(jù)量和運算量的增大已成為各種微機控制系統(tǒng)面臨的共同挑戰(zhàn)，在不改變原有體系結構的基礎上，采用大容量存儲器,在當前是一種簡便可行的辦法。該文中的微處理器串行Flash接口設計，可用于擴展系統(tǒng)存儲容量滿足信息時代頻繁的信息集成與交互，還可通過復制微處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)到flash驗證發(fā)送到外圍器件的數(shù)據(jù)正確性，同時還對不帶SPI接口的單片機讀寫flash Rom芯片提供一定的參考。

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