0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

新一代的USB 3.0外设控制器

e9Zb_gh_8734352 来源:未知 作者:李倩 2018-07-25 14:18 次阅读

高速数据传输系统在通信系统、测试仪器等电子系统中有着广泛应用,人们对数据传输的处理速度、可靠性及实时性的要求越来越高,数据传输速度越来越快,对数据的抗干扰性的要求也越来越高。

01

USB3.0简介

USB3.0的最高理论速度达到了5Gbit/s,向需要更大电力支持的设备提供更好的支持和电力供应,它在USB2.0的基础上增加了新的电源管理功能,采用全双工数据通信,提供更快的传输速度,并且向下兼容USB2.0和USB1.1设备。USB体系主要包括三个部分:主机,设备和物理连接。主机通常是PC或者主机控制器;设备是指常用的U盘、带USB的摄像头、相机等设备;物理连接就是通常用的传输线,在USB3.0系统中,采用了对偶单纯形四线制差分信号线,因此可以支持双向并发数据流传输,这也是USB3.0相比于USB2.0设备速度提升的关键因素。

02

系统硬件设计

2.1 USB3.0高速传输模块

本设计采用的赛普拉斯EZ-USB FX3 CYUSB3014是新一代的USB 3.0外设控制器,其数据传输速率可达320MBps,具有高度集成的灵活特性,满足本设计的高速数据传输要求。其USB3.0模块功能框图如下图1所示。

图_1_USB3_0模块功能框图

本设计中,将USB3.0模块作为从器件,从器件FIFO接口如图2所示。该接口允许外部处理器直接访问多达4个EZ-USB FX3内部缓冲区。USB3.0的控制交由FPGA,数据输出到PC机进行接收。

图_2_USB3_0从器件FIFO接口

2.2 FPGA主控模块

本设计的主控模块采用Xilinx公司的Spartan6系列FPGA,型号为XC6SLX9-2FTG256C,256个引脚的FBGA封装。开发板配置两路标准的AX扩展口,一共有34*2=68个IO口,用于外接其他模块。

将USB3.0模块的控制及数据引脚,使用杜邦线与FPGA的扩展口相连,通过对FPGA进行Verilog程序配置,来控制USB3.0的工作。实物连接如下图3所示。

图_3_FPGA+USB3.0模块实物连接图

03

系统程序设计

3.1 USB3.0模块程序设计

本设计以FPGA为主控模块,通过Verilog程序配置USB3.0模块的工作模式。设计中将厂商提供的固件写入到该模块,将其配置为异步、32位并行高速读写方式。在下位机采用异步从器件FIFO写入模式,其时序图如下图4所示。

图_4_异步从器件FIFO写入模式

对USB3.0模块进行Verilog程序设计,其核心关键代码如下。USB3.0模块接口程序如图5所示。

图_5_USB3_0模块接口程序

USB3.0模块写入数据程序如下图6所示。

图_6_USB3_0模块写入数据程序1

通过理解USB3.0相关手册,完成程序设计后,综合该模块,得到顶层RTL原理图,如下图7所示。

图_7_USB3_0综合顶层模块原理图

3.2 程序仿真验证

设计好上述程序后,继续编写仿真激励文件,对该模块进行仿真测试。测试核心代码如下图8所示。

图_8_USB3_0仿真测试源代码

仿真验证结果如下图9所示,可见输入数据正确控制,写入到该模块的FIFO中。

图_9_USB3_0仿真验证结果

3.3 系统实物测试

完成对程序的仿真验证后,将USB3.0的数据输出端口连接到PC机,使用接收软件进行数据接收。软件运行测试过程如下图10所示,首先与USB3.0建立连接,然后再启动数据接收。

图_10_上位机数据接收测试

04

总结

本设计的传输系统有很多优点,通过USB3.0接口的超高速传输特性,可有效地解决高速数据采集中的数据传输和存储问题,测量结果误差小,可信度高,有利于实现数据的实时处理。采用Cypress公司的USB3.0专用接口芯CYUSB3014与FPGA连接完成了采样数据的高速传输测试,经过多次测试,USB3.0接口的准确、超高速、实时等性能得到了充分的体现。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 控制器
    +关注

    关注

    112

    文章

    16114

    浏览量

    177099
  • 电源管理
    +关注

    关注

    115

    文章

    6140

    浏览量

    144116
  • usb
    usb
    +关注

    关注

    60

    文章

    7879

    浏览量

    263748

原文标题:基于FPGA的USB3.0接口设计

文章出处:【微信号:gh_873435264fd4,微信公众号:FPGA技术联盟】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    基于FPGA+USB3.0接口的高速数据传输系统设计

    的准确性与稳定性。2 系统硬件设计2.1 USB3.0高速传输模块本设计采用的赛普拉斯EZ-USB FX3 CYUSB3014是新一代USB 3.
    发表于 08-09 14:18

    PLC新一代超小型控制器怎么编程?

    PLC新一代超小型控制器(LOGO!)的编程方法与操作
    发表于 04-07 09:00

    新一代USB 3.0单芯片解决方案(ASMedia)

    新一代USB 3.0单芯片解决方案(ASMedia) ASMedia Technology日前发表新一代Super Speed USB (
    发表于 11-02 09:26 1531次阅读

    ASMedia发表新一代USB 3.0单芯片解决方案

    ASMedia发表新一代USB 3.0单芯片解决方案 ASMedia Technology日前发表新一代Super Speed USB (
    发表于 11-04 15:36 1988次阅读

    Symwave推出USB 3.0 RAID存储控制器

    Symwave推出USB 3.0 RAID存储控制器 Symwave(芯微科技)宣布,SW6318现在已经可以立即供货,SW6318为单芯片USB
    发表于 12-29 17:40 1251次阅读

    英特尔今年推USB 3.0控制器 此举将加快USB 2.0的

    英特尔今年推USB 3.0控制器 此举将加快USB 2.0的被淘汰步伐 据中国台湾媒体报道,有业内消息称,英特尔今年将推出单独的USB
    发表于 03-25 10:27 1246次阅读

    Intel计划推出款独立的USB3.0控制器芯片

    Intel计划推出款独立的USB3.0控制器芯片   几个月前,Intel便已经明确表态称其下一代6系列芯片组不会内含USB3.0支持功
    发表于 03-26 10:39 775次阅读

    Pericom新一代USB3.0 DP1.2和PCle3.0产品上线

    百利通半导体公司(Pericom )宣布其最新一代USB3.0、DP(Display Port)1.2和PCle3.0产品系列将使最新CPU芯片组实现采用更高速串行协议的串行连接。
    发表于 09-17 12:03 3229次阅读

    新一代TSC2046触摸屏控制器

    新一代TSC2046触摸屏控制器新一代TSC2046触摸屏控制器
    发表于 12-17 10:27 10次下载

    USB3.0 EZ-USB® FX3 SuperSpeed USB 控制器

    USB3.0 EZ-USB® FX3 SuperSpeed USB 控制器
    发表于 10-10 09:28 19次下载
    <b class='flag-5'>USB3.0</b> EZ-<b class='flag-5'>USB</b>® FX3 SuperSpeed <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>控制器</b>

    USB West Bridge ® BeniciatM及BaytM外设控制器

    USB West Bridge ® BeniciatM及BaytM外设控制器
    发表于 10-10 10:00 8次下载
    <b class='flag-5'>USB</b> West Bridge ® BeniciatM及BaytM<b class='flag-5'>外设</b><b class='flag-5'>控制器</b>

    USB 3.0 外设控制器

    USB 3.0 外设控制器
    发表于 10-10 10:05 11次下载
    <b class='flag-5'>USB</b> <b class='flag-5'>3.0</b> <b class='flag-5'>外设</b><b class='flag-5'>控制器</b>

    USB 3.0集线控制器GL3520-21数据手册

    USB 3.0集线控制器GL3520-21数据手册
    发表于 08-11 16:16 25次下载

    USB 3.0集线控制器VL813用户手册

    USB 3.0集线控制器VL813用户手册
    发表于 08-14 11:12 24次下载

    USB 3.0集线控制器芯片GL3520数据手册

    USB 3.0集线控制器芯片GL3520数据手册
    发表于 11-21 09:45 45次下载