[Cianid 0]

Доброго времени суток.

В проекте есть модуль spi slave.  Обнаружил ошибку в логике данного модуля. При нормальном состоянии, когда мастер генерирует ss в начале каждого байта, счетчик nb постоянно сбрасывается по фронту ss и выход sdout находится в 0. Если по какой либо причине сигнал ss отсутствует, nb начинает считать до 8 и затем выдаст на выходе sdout 1. Таким образом модуль выдаст ошибку если долго нет ss от мастера.  Получается не работает блок логики, срабатывающий по фронту ss.

module spi_slave (rstb,ss,sck,sdin,done,rdata, sdout, nfOut);
input rstb;
input ss;
input sck;
input sdin; 
output reg done;
output reg [7:0] rdata;


output reg sdout;
output wire [2:0] nfOut;

reg [7:0] rreg;
reg [3:0] nb = 0;           // счетчик бит
reg [3:0] nf = 0;

assign nfOut = nf[2:0];

always @(posedge sck or negedge rstb)
begin
if (rstb == 0)
  begin                     // сбросить в исходное при сигнале сброса

  done = 0;
  nb   = 0;
  nf    = 0;
  sdout = 0;
  end
else
  if (ss == 0)              // идет прием байта
    begin 
    rreg ={rreg[6:0],sdin}; // прием старшим вперед, сдвиг влево
    nb = nb + 1;            // increment bit count
    if(nb != 8) done = 0;
    else                    // на 8 импульсе выставить done
      begin
      rdata=rreg;
      done = 1;
      nb   = 0;
      nf = nf + 1;
      if(nf == 8) 
        begin
        sdout = 1;
        nf    = 0;   
        end
      end
    end
  else                      // байт принят и переписан
    begin
    nb   = 0;
    done = 0;
    nf = 0;
    sdout = 0;
    end
end
endmodule

Проблема заключается в том, что при работе уже на железе (Cyclone II E52C8),  механизм сброса счетчика nb не работает, и каждый 8 байт я вижу одиночный импульс на sdout.

Осторожно трафик.

Спойлер

https://ibb.co/XCw0nSN

Но главное не это. Я случайно обнаружил, что если убрать сброс Sdout вот здесь:

always @(posedge sck or negedge rstb)
begin
if (rstb == 0)
  begin                     // сбросить в исходное при сигнале сброса

  done = 0;
  nb   = 0;
  nf    = 0;
  sdout = 0;
  end

То проблема решается. Вдобавок, проблема также решается, когда вношу изменения (добавил асинхронный сброс) в другой модуль  проекта ( модуль CRC, который использует ту же последовательную линию данных, идущую от мастера)

У меня подозрение, что данные изменения вносят паразитные емкости, которые влияет на работу модуля spi.

Ниже представлена диаграмма, после внесения вышеописанных изменений.

Осторожно трафик.

Спойлер

https://ibb.co/XyD442V

Пропали импульсы на sdout, младший бит счетчика больше 1 не считает. Собственно так и должно работать.

Изменено 3 июня, 2019 пользователем Cianid

[ViKo 1]

Как насчет неблокирующих присваиваний?

[new123 0]

Когда я почувствовал, что точно железячная поблема (код в modelsim прошел массу тестов), то рука невольно на автомате уже тянется в раздел Timing Analyzer. 

[Cianid 0]

4 часа назад, ViKo сказал:

Как насчет неблокирующих присваиваний?

Проблема не должна быть в этом. Я прогонял данную схему в симуляции. Просто если вывести какие нибудь промежуточные точки на пины, чтобы посмотреть осциллографом, уже тогда  ПЛИС перестает корректно работать. 

[des00 25]

Странно, вы пишите: " механизм сброса счетчика nb не работает, и каждый 8 байт я вижу одиночный импульс на sdout" Но тогда причем здесь

reg [3:0] nb = 0;           // счетчик бит

Так все таки, байты или биты? как она должна у вас работать? Что именно вы сделали в симуляторе?

 И да, " 8 байт я вижу одиночный импульс на sdout. " - именно так и должна работать исходная логика, вторая картинка как раз неправильная. И с присваиваниями все же разберитесь.

[Cianid 0]

2 часа назад, des00 сказал:

Странно, вы пишите: " механизм сброса счетчика nb не работает, и каждый 8 байт я вижу одиночный импульс на sdout" Но тогда причем здесь

reg [3:0] nb = 0;           // счетчик бит

Так все таки, байты или биты? как она должна у вас работать? Что именно вы сделали в симуляторе?

 И да, " 8 байт я вижу одиночный импульс на sdout. " - именно так и должна работать исходная логика, вторая картинка как раз неправильная. И с присваиваниями все же разберитесь.

Да, я ошибся, счетчик байтов это nf. При нормальной работе этот счетчик не должен считать дальше 1, т.к при следующем фронте ss он сбросится.

[des00 25]

1 hour ago, Cianid said:

т.к при следующем фронте ss он сбросится.

а вот в этом, вы сильно ошибаетесь. это прям из кода видно, что так будет только в ограниченном количестве случаев и зависеть от фазы луны. 

[Cianid 0]

24 минуты назад, des00 сказал:

а вот в этом, вы сильно ошибаетесь. это прям из кода видно, что так будет только в ограниченном количестве случаев и зависеть от фазы луны. 

Можете пояснить?

[des00 25]

42 minutes ago, Cianid said:

Можете пояснить?

вы работаете по фронту частоты SCK. в SPI интерфейсе она мало того что отключаема, так еще и ее фронт не обязательно присутствует при сигнале выбора слейва. Т.е. вы не ловите фронт сигнала ss, вы ловите его уровень, при фронте сигнала SCK. 

[lexx 0]

15 hours ago, Cianid said:

Просто если вывести какие нибудь промежуточные точки на пины, чтобы посмотреть осциллографом, уже тогда  ПЛИС перестает корректно работать. 

Так может сперва код написать правильно?

[likeasm 0]

17 hours ago, Cianid said:

Проблема не должна быть в этом. Я прогонял данную схему в симуляции. Просто если вывести какие нибудь промежуточные точки на пины, чтобы посмотреть осциллографом, уже тогда  ПЛИС перестает корректно работать. 

Обычно SPI синхронизируют с внутренней частотой ПЛИС, используя фронты сигналов sck и ss как разрешение для частоты ПЛИС.

[dvladim 0]

7 часов назад, likeasm сказал:

Обычно SPI синхронизируют с внутренней частотой ПЛИС, используя фронты сигналов sck и ss как разрешение для частоты ПЛИС.

Не сказал бы. Многое зависит от соотношения частот. Если SPI быстрый, то так лучше не делать.

[Flip-fl0p 4]

 

2 часа назад, dvladim сказал:

Не сказал бы. Многое зависит от соотношения частот. Если SPI быстрый, то так лучше не делать.

А почему так лучше не делать. Лично я бы делал так:

1. Синхронизировал все сигналы SPI с внутренней частотой ПЛИС.

2. В случае если SPI медленный - поставил бы простейший антидребезг, чтобы исключить влияние пологих фронтов сигналов SPI.

3. Поставил бы детекторы фронтов на сигналы SPI. 

4. Вся схема работала бы на внутренней частоте ПЛИС, а вся обработка бы велась событийно - по детектированным фронтам SPI.

Если можно как-то иначе работать - расскажите пожалуйста, всегда интересно узнавать что-то альтернативное.

[des00 25]

6 hours ago, Flip-fl0p said:

 

А почему так лучше не делать. Лично я бы делал так:

1. Синхронизировал все сигналы SPI с внутренней частотой ПЛИС.

2. В случае если SPI медленный - поставил бы простейший антидребезг, чтобы исключить влияние пологих фронтов сигналов SPI.

алгоритм не полный, что бы вы делали, "В случае если SPI быстрый". положим 90МГц. Ваши действия?

[Bad0512 2]

32 minutes ago, des00 said:

алгоритм не полный, что бы вы делали, "В случае если SPI быстрый". положим 90МГц. Ваши действия?

нарезал бы всё внутренним 400 МГц клоком и жил бы припеваючи. :))