全文总字数：2286字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在大数据时代，尤其是工业应用中，测控系统的实时性是考量其性能的重要指标，随着传感器技术的不断发展，传感器的采样速度不再是桎梏总体系统实时性的瓶颈。在实际应用中，人们通常采用多个信息处理模块互相协作来提高系统处理数据的能力，在模块协作的过程中如果总线的传输速度小于传感器的采样速度，那么会导致数据通道的阻塞，降低传感器的工作效率，这就对总线的传输速度提出了更高的要求。现代高速总线技术就是在这样的需求中蓬勃发展，相继出现了诸如pc104，isa，pcl等总线。相对于现代的新型总线，还有三类传统总线，广泛的集成在集成电路中，那就是uart,spi,iic。这三种总线协议各自在组网，稳定性，传输速度上有各自的优点。这三种协议广泛的应用在集成电路中，使得mcu与传感器芯片的通信变得高效快捷。这三种协议，在组网通信的过程当中各有各的优点和弊端。本文希望通过对spi总线协议的改进，从而使得spi总线协议可以适用与一主多从的通信网络。

国内外研究现状

spi是motorola公司开发出来的一种同步，高速，全双工的通信总线，因其信号线少，结构简单等优点被越来越多的芯片集成为通信总线。

2. 研究的基本内容

spi采用了两个移位寄存器，在时钟信号下激励下，双方设备获取miso和mosi两条线上的电平信息进入一位寄存器，在时钟信号的控制下一位进入缓存器，至此完成一个比特的数据传输。

spi采用了两个移位寄存器，在时钟信号下激励下，双方设备获取miso和mosi两条线上的电平信息进入一位寄存器，在时钟信号的控制下一位进入缓存器，至此完成一个比特的数据传输。

spi的底层物理结构决定了其具有传输效率高，不多含冗余信息的优点，同时因为其传输是在时钟信号的控制下进行的，所以相比于uart等总线协议，其误码率会大大降低，可以满足在告诉数据传输的应用下对数据传输稳定性的要求。传统的spi通信协议具有数据传输效率高，数据传输稳定的特性，所以本文选定spi总线为改进为高速总线的基础。spi总线在组网通信时存在浪费主机csn引脚的问题。所以本文提出利用计数器的方式改进csn引脚寻址机制。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

（1）fpga模块化设计

通过采用fpga灵活的硬件编程方式，来一步步通过模块化的思想来构建整个系统方案，fpga是现场可编程逻辑阵列的简称，通过它以及一系列灵活的硬件编程方式，可以快捷的完成预定的功能。

系统包含两种形式的fpga，一种是工作在主机模式下的fpga，负责发出时钟信号，读取和发送总线数据，另一种是工作在从机模式下的fpga，在时钟信号和自身计数器的控制下，分时占用总线发送数据。

4. 参考文献

[1] 王珏文, 金伟信, 蔡一兵, 等. 基于 fpga 的 spi 总线接口的实现[j]. 现代电子技术, 2010, 33(14): 102-104.

[2] 胡刚, 李冰, 陈冲, 等. 基于 fpga 的 spi 总线在软件接收机上的应用[j]. 现代电子技术, 2011, 34(8): 20-22.

[3] 陈霞, 袁兆卫, 李伟, 等. 基于 fpga 的同步串行接口 spi 设计[j]. 软件导刊, 2012, 11(9): 92-93.