FPGA之SSI接口协议实现

     SSI（Synchronous Serial Interface，同步串行接口）是一个全双工的串行接口，允许芯片与多种串行设备通信。它是高精度绝对编码器种一种比较常见的接口方式，采用主机主动式读出方式，即在主控者发出的时钟脉冲的控制下，从最高有效位（MSB）开始同步传输数据。下面以SSI3为例，具体讲解它的接口实现方式。

时序图

 

注意事项

1、时钟频率：100kHz至2MHz，这里取1MHz，就是1T=1us.

2、数据发送阶段：Trc=（16+0.5）us（SSI3数据位是16位）

 

3、Tmu（数据更新待阶段）=20us+/-1us；

4、Timg（数据等待阶段）必须要大于Tmu（数据更新阶段），为了保证满足时序要求，这里Timg只要大于21us即可；

5、一个完整工作周期=Trc（数据发送阶段）+Timg（数据等待阶段）=（16+0.5+21）us，也就是一个完整工作周期至少要>37.5us，这里为了保证满足时序需求，取到40us。

6、当检测到Error为0（可靠数据），将数据发送阶段的16bit数据保存输出即可。

程序设计

设计目的：按照时序要求，FPGA输出1M的采样时钟给编码器，当error为0时，采样16bit数据输出

1、SSI3的数据线为外部输入信号，为了避免亚稳态，需要将数据打拍消抖处理

 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、设计采样时钟

 //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

 

上板验证

 

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