随着大规模集成电路的发展,芯片功能不断强大的同时,其复杂度也不断提升。集成电路设计从原本晶体管的集成发展到逻辑门的集成,再发展到IP（Intellectual Property）的集成,如今,基于 IP 复用的 SoC（System-on-Chip）技术已成为芯片设计的主流趋势。在SoC芯片中,接口电路是设备之间信息交互的桥梁。SPI（Serial Peripheral Interface）作为一个广泛使用的串行同步接口电路,以其结构简单、传输高效等优势,被应用于众多SoC芯片中,实现与其他外围设备的数据交换、信息传递。本文设计的这款高速SPI基于AHB-Lite总线,用Verilog HDL语言进行设计实现。文中对AHB-Lite总线原理进行简要介绍,结合实际项目需求,对SPI进行模块划分与功能实现。所设计的SPI可支持主从模式下的常规、单线、双线、四线下以 RAM（Random Access Memory）模式、DMA（Direct Memory Access）模式（包含Burst传输）、寄存器模式进行通信。在以RAM模式通信时,可将接收到的数据直接存放到RAM的指定地址,也可将RAM指定地址和长度的数据直接发送出去,提高数据存取效率。本设计支持DMA模式下Burst传输机制,使得其通信更加灵活。在四线模式下,1个SCK可传输4个比特的数据,大大提升传输速度。本SPI主模式最高支持SCK的频率为SPI系统时钟的二分频,从模式在理论上最高支持SCK的频率为SPI系统时钟频率的2倍（在RAM模式下传输）。此外,本SPI还支持CRC（Cyclic Redundancy Check）校验、外接三线/四线模式LCD（Liquid Crystal Display）显示、灵活的时序控制、低功耗模式及中断等功能。RTL级电路设计完成后,将其集成到SoC系统中进行全面的验证。验证结果显示,设计的SPI可实现多种场景下通信。本设计已成功应用于某款SoC芯片中,实际测得,在系统时钟为125MHz时,主模式最高通信频率为62.5MHz,传输速率在四线时可达250Mbps。从模式由于实际PAD的影响,最高支持的SCK为80MHz,在四线时最高传输速率约为320Mbps,可实现SPI的高速传输。