FPGA之SSI接口協議實現

     SSI（Synchronous Serial Interface，同步串行接口）是一個全雙工的串行接口，允許芯片與多種串行設備通信。它是高精度絕對編碼器種一種比較常見的接口方式，采用主機主動式讀出方式，即在主控者發出的時鍾脈沖的控制下，從最高有效位（MSB）開始同步傳輸數據。下面以SSI3為例，具體講解它的接口實現方式。

時序圖

 

注意事項

1、時鍾頻率：100kHz至2MHz，這里取1MHz，就是1T=1us.

2、數據發送階段：Trc=（16+0.5）us（SSI3數據位是16位）

 

3、Tmu（數據更新待階段）=20us+/-1us；

4、Timg（數據等待階段）必須要大於Tmu（數據更新階段），為了保證滿足時序要求，這里Timg只要大於21us即可；

5、一個完整工作周期=Trc（數據發送階段）+Timg（數據等待階段）=（16+0.5+21）us，也就是一個完整工作周期至少要>37.5us，這里為了保證滿足時序需求，取到40us。

6、當檢測到Error為0（可靠數據），將數據發送階段的16bit數據保存輸出即可。

程序設計

設計目的：按照時序要求，FPGA輸出1M的采樣時鍾給編碼器，當error為0時，采樣16bit數據輸出

1、SSI3的數據線為外部輸入信號，為了避免亞穩態，需要將數據打拍消抖處理

 always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin    //prevent the Metastability
      if(rst_n==1'b0)begin
          data_in_ff0<=0;
          data_in_ff1<=0;
          data_in_ff2<=0;
      end
      else begin
          data_in_ff0<=data_in;
          data_in_ff1<=data_in_ff0;
          data_in_ff2<=data_in_ff1;
      end
  end

 2、設計采樣時鍾

 //produce 1M clk 
     always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
         if(!rst_n)begin
             cnt <= 0;
         end
         else if(add_cnt)begin
             if(end_cnt)
                 cnt <= 0;
             else
                 cnt <= cnt + 1;
         end
     end

     assign add_cnt = flag_begin==1  ;       
     assign end_cnt = add_cnt && cnt== 50-1 ;   //1us ,pruduce 1M

     //begin
     always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
         if(!rst_n)begin
             cnt_bit <= 0;
         end
         else if(add_cnt_bit)begin
             if(end_cnt_bit)
                 cnt_bit <= 0;
             else
                 cnt_bit <= cnt_bit + 1;
         end
     end

     assign add_cnt_bit = end_cnt;       
     assign end_cnt_bit = add_cnt_bit && cnt_bit==40-1 ;    //set up 40us   

     assign dout_clk_high=add_cnt==1&&cnt==1-1&&cnt_bit>=2-1&&cnt_bit<=18-1;
     assign dout_clk_low =add_cnt==1&&cnt==25-1&&cnt_bit>=1-1&&cnt_bit<=17-1;

     always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
         if(rst_n==1'b0)begin
             dout_clk<=1;
         end
         else if(dout_clk_high==1)begin
             dout_clk<=1;
         end
         else if(dout_clk_low==1)begin
             dout_clk<=0;
         end
         
     end

 

上板驗證

 

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