基于FPGA的USB接口读写设计

Ferrya · 发表于 2019-12-31 10:50

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基于FPGA的USB接口读写设计

引言

U SB(U niversalSerialBus)就是通用串行总线, 是近年来应用在 PC 领域的新型接口技术。由于 U SB 可以用简便有效的方法与多种类型的外设通信, 导致了 U SB 接口的设计和编程比较复杂。为了降低设计者的开发难度, 使用专用的 U SB 控制器已成为首选方案。

目前市场上供应的 U SB 控制器主要有两种: 一种是微控制器( M CU) 集成在芯片里面, 如 CY PR ESS 的EZ-U SB 和 SIEM EN S 的 C541 等; 另一种就是纯粹的 U SB 接口芯片, 仅用来处理 U SB 通信, 由另一个外部M CU 管理 U SB 控制器的寄存器、设备描述符的获取和数据包的交换等, U SB 控制器使用串行口或并行口与M CU 连接。这类芯片主要有 PH ILIPS 的 PD IU SBD 11( I2C 接口) 和 PD IU SBD 12( 并行接口) 等。文中所采用的是 PH ILIPS 公司的 PD IU SBD 12 器件。

如今, 计算机外围设备市场上使用 U SB 接口的数码相机、扫描仪、U 盘和鼠标等设备比较常见, 这些设备均可采用外部 M CU 加 U SB 接口芯片的设计。如果设备的应用比较简单, 那么 M CU 所要处理的事务量不大,它的某些功能不一定能派上用场, 这时完全可以考虑用现场可编程门阵列( FPG A) 来取代微控制器, 管理U SB 控制器的寄存器、设备描述符的获取和数据包的交换等。此外, 由于 FPGA 能够满足低功率和可重配置逻辑解决方案的要求, 在复用和可移植性方面, FPG A 器件比 M CU 具有更高的胜算把握[1]。

用 FPG A 实现 U SB 接口的读写正是居于此思想来设计的, 由 U SB 设备控制器 PD IU SBD 12 ( 以下简称D 12) 和 FPG A 组合在一起, 以实现与主机之间的数据通信。该方案实现的 U SB 通信便于修改且易于实现, 如果 U SB 设备控制器部分是用 IP 核实现的, 还可以与 FPG A 相结合, 作为一个功能模块嵌入到 SO C 中, 可使不同情况最大限度地灵活设计片上系统。

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