利用FPGA实现外设通信接口之:利用FPGA实现USB 2.0通信接口

2013-08-30 14:51:46 来源:EEFOCUS
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10.3  利用FPGA实现USB 2.0通信接口

10.3.1  USB 2.0接口的实现方式

利用FPGA来实现USB 2.0接口的方式一般有两种,一是借助外围的USB接口芯片,二是FPGA内部实现USB协议控制器,外部通过USB的PHY芯片来实现接口。

 

对于第一种方式,FPGA不需要实现USB通信协议,开发的风险小,而且性能稳定,因此被大部分设计者所采用。而第二种方式需要购买USB的IP核,门槛较高。如果自己开发基于FPGA的USB协议栈,风险高,而且兼容性和稳定性很难保证。

 

目前市场上的USB 2.0接口芯片厂家和型号比较多,其中Cypress Semiconductor公司的EZ-USB FX2(CY7C68013)是世界上第一款集成USB 2.0的微处理器,它集成了USB 2.0收发器、SIE(串行接口引擎)、增强的8051微控制器和可编程的外围接口。

 

FX2这种独创性结构可使数据传输率达到56MByte/s,即USB 2.0允许的最大带宽。在FX2中,智能SIE可以硬件处理许多USB 1.1和USB 2.0协议,从而减少了开发时间、确保了USB的兼容性。

GPIF(General Programmable Interface)和主/从端点FIFO(8位或16位数据总线)为ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了简单和无缝连接接口。

 

CY7C68013结构图如图10.4所示。FPGA与CY7C68013的电路连接关系可以参考本书2.2.11小节的内容。

图10.4  CY7C68013 FX2结构示意图

 

10.3.2  FX2接口芯片的Slave FIFO传输模式

当FPGA与FX2芯片相连时,只需要利用FX2作为一个USB 2.0数据通道来实现与主机的高速通信。FPGA能够提供满足Slave FIFO要求的传输时序,可以作为Slave FIFO主控制器。`

 

Slave FIFO传输的示意图如图10.5所示。

图10.5  Slave FIFO传输的示意图

在这种方式下,FX2内嵌的8051固件的功能只是配置Slave FIFO相关的寄存器以及控制FX2何时工作在Slave FIFO模式下。一旦8051固件将相关的寄存器配置完毕,且使自身工作在Slave FIFO模式下后,FPGA就可按照Slave FIFO的传输时序,高速与主机进行通信,而在通信过程中不需要8051固件的参与。

 
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华清远见
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