近年来随着超大规模集成电路的发展以及半导体技术的进步,片上系统(System on chip,SOC)正越来越广泛地被使用,而芯片之间也迫切地需要正确快速的传递信息。于是产生了大量外设接口标准,例如串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI),集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,I~2C),通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)等。其中SPI以其可靠的优点,被广泛地用于处理器与外设之间的通信。本文介绍了一种基于Global Foundries 0.13μm BiCMOS工艺的光收发机SPI控制模块以及相关输入输出(Input/Output,I/O)接口设计。外部微程序控制器(Microprogrammed Control Unit,MCU)可以通过与SPI控制模块通信达到配置光收发机寄存器的目的,从而实现对光收发机中时钟数据恢复(Clock Data Recovery,CDR)、跨阻前置放大器(Transimpedance Amplifier,TIA)、均衡器(Equalizer,EQ)等模块的控制。SPI控制模块由SPI接口模块、寄存器管理模块、分频器、复位模块、CRC编码模块等子模块组成,实现与MCU进行SPI协议通信并配置光收发机寄存器的功能。本文中的输入输出接口设计了输入接口与输出接口两种电路,作用是为SPI控制模块提供接收信号、输出驱动及静电防护等功能,保证SPI控制模块与MCU之间的正常通信。本文设计的SPI控制模块支持最高50MHz SPI时钟频率,支持SPI四种传输模式,支持CRC校验功能,并且子模块间的数据传输支持APB协议。输入输出接口支持信号电平1.2V与3.3V之间的转换,在最高50MHz信号速率下,传输延时小于等于1.1ns,上升/下降时间小于等于1.1ns,占空比介于50%~51.5%之间。本文通过对需求进行分析,明确了设计指标,并根据集成电路设计流程,经过RTL设计,电路设计,验证平台搭建,前仿真,逻辑综合,后端设计与验证等一系列步骤,完成了设计。经仿真验证,功能与版图满足设计指标,达到了设计要求。