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基于SPI总线控制器IP核的硬件结构及实现微投影系统的设计

操你啦操bxx设计 2020-06-29 07:53 次阅读

引言

SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口,该接口一般使用4条线:串行时钟线(SCLK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。Altera公司的EDA设计工具中有自带的SPI总线控制IP核,但目前介绍该IP核具体应用的文献不多,本文结合我们在微投影系统研究中的需求,给出了该SPI IP核的应用实例。

1、 SPI核的工作原理

1.1 硬件结构

SPI核的硬件结构如图1所示,主要由波特率分频器、发送数据寄存器、接收数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器组成。波特率分频器主要将Avalon的系统时钟进行分频,SCK可以配置的频率=Avalon系统时钟频率/(2的倍数)。

基于SPI总线控制器IP核的硬件结构及实现微投影系统的设计

该IP核可以配置为主和从两种模式。本设计为嵌入在FPGA中SPI核为主工作模式,可以控制最多16个从设备,如图1所示的SEN0~SENl5。只有一个器件时,默认为SEN0信号。SPI核传输的数据宽度是由用户配置的,可在1~32位之间,当一次数据传输结束之后SPI核发出一个中断请求。

主要实现两种传输逻辑(以主模式为例):

①发送逻辑。待发送的数据由Avalon从端口送入发送数据寄存器,再移入移位寄存器中,SCK跳变沿到来时开始数据传输(经SDAT信号线发出,先移入的数据是高位还是低位,取决于SOPC Builder的配置)。

②接收逻辑。移位寄存器捕获到完整的数据后,再将其移入接收数据寄存器中(由SDO信号线捕获数据)。

1.2 软件结构

目前,在采用32位的软核Nios II处理器中,提供了4层软件开发模式:Nios II系统硬件,驱动程序层,硬件抽象层应用程序接口(HAL API),应用程序层。SPI核的应用和软件结构如图2所示。

2 、SPI核的库函数及其使用

该IP核的APl函数为alt_avalon_spi_command(),其原型为:

flags——置1时表示执行完该函数后,SS_N保持写/读操作相同的电平;置0时表示执行完该函数后,SS_N为写/读操作相反的电平。

alt u8、alt u32分别是Altera系统中定义的8位、32位无符号数。

3、应用实例

微投影光机得以量产化以来,其所应用的相关操你啦日日操也越受关注。这些操你啦日日操可按照显示元件的不同约分为三大类别,一为德州仪器TI)所主导的DLP;二为以3M为代表的LCOS;三为以Microvision 为主导的MEMS激光扫描。

本设计使用的是镁光公司的MT7DPWV2F铁电硅基液晶(FLCOS),FLCOS比一般的LCOS在色彩对比度、液晶像素响应时间方面更为出色。该芯片的主要参数:像素分辨率为852×480,颜色深度24位,对比度300:1,光学镜面反射率63%,尺寸23.4mm×9.8 mm×3.6 mm,功耗仅为75 mW。

图3为微投影系统视频处理与控制SOPC系统示意图,总线上挂接了包括微处理器、Flash控制器、SDRAM控制器等。复合视频信号经过硬件解码后进入视频处理模块(完成去隔行处理、色空间转换等功能),SPI控制器模块和显示控制器模块一起控制片外的FLCOS芯片。FLCOS产生的图像经过光学引擎放大,投影到屏幕上面来。

该FLCOS芯片有数十个可配置的内部寄存器,根据具体应用的需求,有4个寄存器是必须初始化配置的。

①休眠控制寄存器(地址为0x06)。如图4所示,该寄存器默认值为00H,需要将bit3位改为1,芯片才能从睡眠模式进入工作模式。

②同步信号极性控制寄存器(地址为0x02)。如图5所示,该寄存器默认值为C0h,将其bit7、bit6两位改为0,以符合显示时序控制器同步信号高电平有效的时序要求。

LED输出控制寄存器(地址为0x05)。如图6所示,该寄存器默认值为09h,需要将bit5、bit6改为1,从而芯片能发出高电平有效的LED驱动信号,bit3到bit0默认为9h表示图像的伽马值为2.1。

④像素时钟控制寄存器(地址为0x0f)。如图7所示,默认值为40h,该寄存器需要配置为像素时钟大小的2倍。由于本设计使用的像素时钟为27 MHz,27×2=54,转为十六进制数即为36h。

FLCOS芯片的初始化过程如图8所示。上电后,芯片进入睡眠状态,就需要对芯片进行SPI初始化配置,即对微投影寄存器进行写操作,其时序如图9所示。读操作时要求器件地址(共8位)的最高位为1,写操作时要求器件地址(共8位)的最高位为0。

作为SPI验证的例子,先向微投影芯片地址为0x06的存储单元写入数据0x08后再从中读出,并通过QuartusII内嵌的SignalTap II逻辑分析工具捕获如下信号,依次为SPI片选信号SEN0、时钟信号SCK和数据信号SDAT、SD0。结果显示,所得到的这一写入、读出过程时序与图9要求的芯片写入、读出时序一致。

芯片的初始化代码如下:

4、结语

SPI IP核作为自定义组件加载到SOPC系统中,应用于微投影芯片上并实现其初始化。SPI接口十分广泛,本文着重讲解了如何配置芯片的寄存器使其工作,并通过实例清楚的阐述,实验表明该IP核配置灵活,便于移植。

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ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 26次 阅读
ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 14次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器

尔 VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT) 专有自动调谐操你啦日日操 通过PMBus的完全可配置的 AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的接口编程。
发表于 05-20 19:05 19次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型操你啦影院。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
发表于 05-20 18:05 6次 阅读
EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

RH-OSC04 RH-OSC04抗辐射 晶体振荡器驱动器和分频器

发表于 05-20 17:05 26次 阅读
RH-OSC04 RH-OSC04抗辐射 晶体振荡器驱动器和分频器

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 6次 阅读
STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM 皮质 -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 27次 阅读
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 14次 阅读
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STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM 32位皮质 -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 28次 阅读
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源适配器发货

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 24次 阅读
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

发表于 05-20 12:05 40次 阅读
EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 32次 阅读
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 31次 阅读
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。操你啦影院图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 154次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素操你啦日日操,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是大香蕉网站手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI操你啦日日操 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 204次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

NCP3011 同步PWM控制器

1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...
发表于 07-29 16:02 127次 阅读
NCP3011 同步PWM控制器