医用FPGA开发教程-基于Xilinx和VHDL-第12讲-读写外部FLASH实验

第12讲读写外部FLASH实验1医用FPGA开发实用教程——基于Xilinx和VHDLPracticalTutorialonMedicalFPGADevelopment——BasedonXilinxandVHDL实验原理ExperimentalPrinciples“

基于FPGA高级开发系统设计一个读写外部FLASH实验，可通过按独立按键KEY1，FPGA向外部FLASH写“write:76543210”，按独立按键KEY2，FPGA向外部FLASH写“write:89ABCDEF”，按独立按键KEY3，FPGA从外部FLASH读最后一次写入的数据，读写的数据都可通过串口，在串口助手上显示。12.12SPI协议

SPI(SerialPeripheralInterface)是一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。SPI通信总线只需3根公共线：时钟线SCLK、数据线MOSI和MISO。SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。3从机的选择

当有多个从机的时候，因为每个从机上都有一个片选引脚连接到主机，当主机和某个从机通信时将需要将从机对应的片选引脚电平拉高或拉低。4W25Q128芯片

FPGA高级开发系统搭载的外部FLASH器件型号为W25Q128，是一款带有先进写保护机制和高速SPI总线访问的128Mbit串行Flash存储器。5W25Q128的指令

W25Q128芯片的SPIFlash指令较多，所有指令都是8位，下面仅介绍较为常用的部分操作指令代码。6命令名称1字节指令码地址字节伪字节数据字节写使能0000011006h000禁止写0000010004h000读芯片ID100111119Fh001~20读状态寄存器0000010105h001~∞读取数据0000110003h301~∞页面编程0000001002h301~256扇区擦除11011000D8h300SPI通信模式

SPI通信有4种不同的模式，可以对主机的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制主机的通信模式，具体如下：Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1

7Mode0

CPOL=0，CPHA=0：SCLK的空闲状态为低电平，数据采样是在第1个时钟边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变沿，即接收端数据的采样是在上升沿，发送端数据的输出则是在下降沿。8Mode1

CPOL=0，CPHA=1：SCLK的空闲状态为低电平，数据采样是在第2个时钟边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变沿，即数据的采样是在下降沿，数据的输出则是在上升沿。9Mode2

CPOL=1，CPHA=0：SCLK的空闲状态为高电平，数据采样是在第1个时钟边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变沿，即数据的采样是在下降沿，数据的输出则是在上升沿。10Mode3

CPOL=1，CPHA=1：SCLK的空闲状态为高电平，数据采样是在第2个时钟边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变沿，即数据的采样是在上升沿，数据的输出则是在下降沿。11FLASH电路原理图

FPGA芯片的F7、D6、C6和C5引脚分别连接W25Q128芯片的片选引脚、时钟引脚、数据输出引脚和数据输入引脚。12实验步骤ExperimentalProcedure“12.213实验步骤14步骤1：复制工程文件夹并添加Verilog文件步骤2：完善btn_wr_rd.v文件步骤3：完善flash.v文件步骤4：仿真测试步骤5：板级验证本章任务Tasksinthischapter“12.315本章任务16

在本实验的基础上，在OLED上显示读写的内容。按独立按键KEY1，FPGA芯片向Flash写入数据76543210，OLED显示write:76543210；按独立按键KEY2，FPGA芯片向Flash写入数据89ABCDEF，OLED显示write:89ABCDEF；按独立按键KEY3，FPGA芯片从Flash中读取最后一次写入的数据，OLED显示read:xxxxxxxx。本章习