Three-wire receive ： 當三線串行接口的使能信號線有效后（ 高電平有效或低電平有效） ， 在同步時鐘的觸發下（ 上升沿或下降沿） 對數據信號線進行采樣， 采樣得到的數據位經過一個8 位移位寄存器實現串/并轉換， 轉換后的8 位并行數據存放到接收FIFO 中。接收FIFO 的大小為128 B， 接收FIFO 的使用使得三線串行接口具備了數據緩存功能， 不必擔心單片機和FPGA 接口速度匹配問題導致的數據丟失。當三線串行接口的使能信號由有效變成無效時，接收模塊向系統發送“ 三線數據接收結束” 中斷， 該中斷信號直接與單片機的外部中斷連接， 從而單片機可以快速響應該中斷通過APB 總線讀取接收FIFO 中的數據。圖5 是三線接收模塊的構成框圖。

Three-wire clock 三線時鐘模塊：
該模塊實際上是一個時鐘分頻模塊。由于FPGA 系統采用的系統時鐘頻率為50 MHz ， 本設計需要的三線串行模塊的時鐘頻率是由系統時鐘頻率經分頻得到[ 5]。為了實現可調的三線時鐘頻率， 要求分頻系數可調。分頻系數存儲于一個32 bit 的分頻寄存器中， 通過三線串行接口模塊中的寄存器配置能修改該分頻系數。

通過ISE 自帶的ISim 仿真器對三線串行接口時序產生單元做了功能仿真， 仿真圖如圖6 所示。

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3.2 單片機控制三線串行接口寄存器

MSP430 單片機在測試儀中起到控制和配置三線串行通信參數的作用， 這是通過單片機讀寫APB 總線上掛接的三線串行接口配置寄存器組來實現的。本設計自行定義了配置寄存器的地址和功能。以三線串行接口LINE1 寄存器組為例來介紹配置寄存器：LINE1 寄存器組包括了發送相關的7 個寄存器， 分別用于控制三線串行接口的發送參數。如表1 所示，LINE1_CLK 寄存器是一個32 位的寄存器， 其訪問地址為0x14 ， 屬于LINE1 寄存器組， 通過配置LINE1_CLK 寄存器可以很容易調整三線串行接口的時鐘頻率， 其調整范圍可以從0~1 MHz, 這可以通過調整分頻系數寄存器來計算。

3.3 上位機軟件設計

上位機軟件主要劃分成幾個模塊： 數據收發單元、配置文件、RS232 通信動態鏈接庫、圖形用戶接口。其中圖形用戶接口是軟件的主程序， 在該程序中可以調用其他程序[ 6]。比如可以調用數據發送程序來發送三線串行數據， 也可以調用配置程序來配置三線串行接口的通信參數等。圖7 是上位機軟件的系統架構圖。

三線串行接口配置軟件功能包括調整三線串行總線頻率f、調整三線時序中的t1、t2、t3以及總線信息設置等。三線發送軟件功能包括數據發送的模式和方式， 如手動發送、自動發送等模式， 以ASCII 或HEX 方式發送等。

本文通過介紹三線串行接口通信原理， 給出了三線串行通信接口測試儀的硬件電路和軟件設計。針對傳統三線串行接口電路資源占用過多且不夠靈活的缺點，構建了基于MSP430 單片機和FPGA 的三線串行通信測試儀， 詳述了其組成模塊及工作方式。本方案設計合理可行， 優點突出， 滿足了實際應用要求。目前， 此測試儀已研制出樣機并成功應用于某航天型號項目的通信測試平臺中。