李 淼 吴必旗 李娟娟 王兴波

南京熊猫汉达科技有限公司

0 引言

随着卫星通信系统规模扩大、复杂程度加深，两个或多个芯片的集成在逻辑设计中的应用也越来越多。在芯片之间，数据的互相传递是经常会遇到的问题。两个不同的芯片之间会存在硬件电路的开销有限，为了使数据能够成功、可靠传输，本文在设计FPGA接口时，选择了同步串行接口（Serial Peripheral Inter face，SPI）的高速分时复用/解复用的方式。

1 FPGA实现

与I2C、UART、HDLC等总线接口相比，SPI有全双工模式、电路结构简单、速度快、通信可靠等优点，在集成电路飞速发展的近几年应用非常广泛。利用SPI接口具有硬件开销小的特点，本文设计了一种基于SPI接口高速复用模块的方法，此外，采用XILINX公司的Kintex-7系列开发芯片，实现了电路的硬件验证。在应用于通信系统时，设计过程中很多变量（如：变量1，变量2，变量3等）都采用参数形式，在应用于具体的工程实践中，可以根据实际需要更改参数。FPGA的SPI高速分时复用/解复用实现流程如图1所示，由复用模块、解复用模块、保密机共3个功能模块组成。

图1 FPGA实现流程

复用模块和解复用模块的FPGA设计思路：（1）复用模块，主要功能是通过提速实现数据的分时复用。首先，在复用模块（即FPGA 1）中用主时钟分频的业务速率钟对4路（可变参数1）SPI总线数据，分别采用两个异步fifo进行32 bit（可变参数2）的乒乓缓存，使数据的速率提升至10 MB级别；其次，在每小包前加上8 bit（可变参数3）的接口协议，包括业务类型及包序号，进行4∶1复用。复用输出的1路SPI总线数据以快时钟下降沿输出。……