圖5 查詢方式工作下的仿真波形
圖6 DMA方式工作下的仿真波形
SPI模塊的典型應(yīng)用是：通過與帶SPI接口的觸摸屏控制芯片連接,提供對(duì)觸摸屏的支持。針對(duì)此目標(biāo),將SPI模塊及其它必要模塊加載到FPGA中進(jìn)行硬件、軟件聯(lián)合調(diào)試,對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行驗(yàn)證。我們選用了最常見的四線式電阻式觸摸屏,而觸摸屏控制芯片采用ADS7843。ADS7843是一個(gè)內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片,支持8和12位的A/D轉(zhuǎn)換精度。為了完成一次電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換,微處理器需要先通過SPI接口往ADS7843發(fā)送控制字,轉(zhuǎn)換完成后再通過SPI接口讀出電壓轉(zhuǎn)換值。標(biāo)準(zhǔn)的一次轉(zhuǎn)換需要24個(gè)時(shí)鐘周期[6]。典型的應(yīng)用電路如圖7所示。
圖7 典型應(yīng)用電路
SPI的FPGA驗(yàn)證平臺(tái)包括ARM公司提供的Intergrator/LM-EP20K1000E和Intergrator/CM7TDMI開發(fā)驗(yàn)證板以及Garfield II驗(yàn)證電路板(自行設(shè)計(jì))。其中Intergrator/CM7TDMI上的ARM7TDMI微處理器內(nèi)核作為整個(gè)開發(fā)系統(tǒng)的CPU。通過ARM Multi-ICE,將驗(yàn)證必需的包括SPI在內(nèi)的所有模塊由JTAG口加載到Intergrator/LM-EP20K1000E板上Altera APEX20KE系列的EP20K1000EFC672中。外圍電路由Garfield II驗(yàn)證電路板(包含ADS7843)以及觸摸屏組成。在FPGA上通過軟硬件協(xié)同驗(yàn)證,通過邏輯分析儀觀測(cè)SPI總線信號(hào),也證明此SPI模塊性能良好。
另外,通過臺(tái)灣集成電路制造公司(TSMC),采用其0.25μm標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)對(duì)該設(shè)計(jì)多次進(jìn)行流水驗(yàn)證,獲得的實(shí)際IP電路在樣機(jī)中工作十分穩(wěn)定。至此,IP的設(shè)計(jì)十分成功。當(dāng)設(shè)計(jì)相似架構(gòu)的SoC芯片時(shí),可根據(jù)需要配置相應(yīng)參數(shù)后直接進(jìn)行復(fù)用。
結(jié)語(yǔ)
建立經(jīng)過充分驗(yàn)證的功能正確、性能良好的可復(fù)用IP模塊庫(kù),是快速進(jìn)行SoC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和要求。設(shè)計(jì)可復(fù)用的IP,需要遵守一定的設(shè)計(jì)方法：完整、清晰的文檔;良好的代碼風(fēng)格;詳細(xì)的注釋;精心設(shè)計(jì)的校驗(yàn)環(huán)境;極高代碼覆蓋率的測(cè)試向量等。本文以SPI模塊IP為例,按照規(guī)范的流程和要求,進(jìn)行了初步的嘗試,得到了較好的結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
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6 Burr-Brown Limited. Touch Screen Controller ADS7843
7 David Flynn. AMBA：Enabling Reusable On-Chip Design. IEEE Micro. July/August 1997
