SPI 통신 예제 코드 (Master=Arduino, Slave=Verilog FPGA)

SPI 통신은 거리가 짧은 장치들끼리 통신할때 많이 쓰이는 프로토콜입니다.

최근에 Xilinx社의 FPGA에서 SPI 통신을 구현하여 동작시킬 일이 있어서 코드를 짜봤습니다.

FPGA의 경우엔 구글에서 좀 뒤져봤는데 프로토콜을 잘못 이해하고 짠 것들이 많아 힘들었는데, [여기]가 기반코드를 잘 짜놔서 여기에서부터 시작했습니다.

참고로 Xlinx社 제품들의 디지털 신호는 LVCMOS33(3.3V)이 대부분인데 아두이노는 5V입니다. 따라서 아두이노에서 FPGA로 신호를 보낼때는 전압 강하를 시키던가 하지 않으면 보드가 죽을 수 있습니다. 저는 [여기]를 참고(2N3094, 2N3906이 필요)해서 강하 회로를 만들었습니다만, Level Shifter 칩을 구해서 써도 됩니다. 정 아니면 저항만 써도 되긴 하다만 안전한 방법은 아닙니다.

아래는 코드 주요 사항 설명입니다.

# SPI 구현 형식

* MSB 우선

* SPI MODE3 (CPOL=CPHA=1)

* 8비트 단위 송신

# 테스트 환경

Master: Arduino MEGA

Slave: CMOD A7(Artix 35T/35tcpg236-1)

# 주요 기능 (Slave)

* 마스터가 보내는 하나의 8비트 데이터를 명령어로 해석한다.

* 슬레이브는 명령어에 따라 다양한 크기(8,16,32 등)의 데이터를 보낼 수 있다.

– 8비트를 초과하는 데이터는 8비트 단위로 쪼개져서 마스터가 통신을 시도할때마다 한 단위씩 보내진다.

아래는 소스코드입니다.

Master.ino

#include <SPI.h>
SPISettings spiSettings(200000, MSBFIRST, SPI_MODE3);

#define MYSPI_CMD_WRITE 1
#define MYSPI_CMD_READ 2
#define MYSPI_CMD_TEST 3

void setup (void)
{
  SPI.begin (); // SPI 통신 초기화
  digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브가 선택되지 않은 상태로 유지
  Serial.begin(9600);
}
void loop (void)
{
      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      char received = SPI.transfer(MYSPI_CMD_TEST); 
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);

      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(0); //
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);

      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(0);
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);

      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(0);
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);

      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(0);
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);

/*
      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(MYSPI_CMD_WRITE); //
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);
      
      SPI.beginTransaction(spiSettings);
      digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.
      received = SPI.transfer(0); // 
      digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브 선택을 해제한다.
      SPI.endTransaction();
      Serial.println(received);
*/
  delay(100);
}

#include <SPI.h>

SPISettings spiSettings(200000, MSBFIRST, SPI_MODE3);

#define MYSPI_CMD_WRITE 1

#define MYSPI_CMD_READ 2

#define MYSPI_CMD_TEST 3

void setup (void)

{

SPI.begin (); // SPI 통신 초기화

digitalWrite(SS, HIGH); // 슬레이브가 선택되지 않은 상태로 유지

Serial.begin(9600);

}

void loop (void)

{

SPI.beginTransaction(spiSettings);

digitalWrite(SS, LOW); // 슬레이브를 선택한다.

char received = SPI.transfer(MYSPI_CMD_TEST);