EZ-USB™ FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件深度解析

引言

在当今的电子设计领域，视频和音频流应用的需求日益增长。英飞凌的 EZ-USB™ FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件为开发者提供了一个强大的解决方案，可用于开发基于 EZ-USB™ FX5N USB 3.2 Gen 1x2 设备控制器的应用，实现视频和音频的无缝传输。今天，我们就来详细探讨一下这个套件。

文件下载：Infineon Technologies EZ-USB™ FX5N开发套件 (DVK).pdf

套件概述

套件用途

EZ-USB™ FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件主要用于开发基于 EZ-USB™ FX5N USB 3.2 Gen 1x2 设备控制器（CYUSB3284 - BZXI）的应用。借助现成的 FPGA 附加板和摄像头模块，它能够将视频和音频无缝地流式传输到 USB 主机。

适用人群

本套件文档适用于 EZ-USB™ FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件的用户。

重要注意事项

英飞凌提供的评估板和参考板仅用于评估和测试目的，并非商业化产品。它们未经过全面的安全要求、全工作温度范围或寿命的制造和操作测试，也可能不符合 CE 等标准。用户在使用时需确保符合相关国家的要求和标准，且只能由合格的技术人员在实验室环境中使用。

安全预防措施

评估或参考板包含对静电放电（ESD）敏感的部件和组件。在安装、测试、维修或修理组件时，需要采取静电控制预防措施。如果不熟悉静电控制程序，应参考适用的 ESD 保护手册和指南。

套件内容与下载

套件内容

• EZ - USB™ FX5N 基板：硬件部分，是整个套件的核心基础。
• USB - C 电缆：支持每个通道 10 Gbps 的传输速度，可用于 USB 3.2 Gen 1x2 应用。
• 快速入门指南（QSG）硬拷贝：方便用户快速了解套件的基本使用方法。
• 套件外壳和泡沫：用于保护套件组件并保持其在容器中的正确位置。

文档与文件下载

可以从 EZ - USB™ FX5N 套件网页下载 KIT_FX5N_FMC_001 套件文档和硬件设计文件。文档包括快速入门指南（QSG）、套件用户指南（即本文档）和发行说明；硬件设计文件包括原理图、物料清单（BOM）和布局文件。

基板详情与特性

基板详情

EZ - USB™ FX5N 基板有清晰的上下视图，从视图中我们可以看到各个组件的布局和连接方式，这对于后续的开发和调试非常重要。

基板特性

• 控制器：采用 EZ - USB™ FX5N 控制器，具备强大的处理能力。
• 存储模块：配备两个 QSPI SPI 闪存，用于存储数据和程序。
• 调节器：板载 1.8 V 和 3.3 V DC - DC 开关调节器，为各个组件提供稳定的电源。
• 启动模式开关：可选择 USB 启动或 SPI 启动模式，增加了使用的灵活性。
• 接口连接器：FMC - HPC 夹层连接器用于连接 FPGA 板，40 针 GPIO 头用于连接 GPIO 附件板，SS USB 端口支持高达 10 Gbps 的数据传输速度，FS USB 端口用于数据记录。

软件安装

SDK 下载

从 EZ - USB™ FX5N 套件网页下载 EZ - USB™ FX5N SDK。

软件安装

• EZ - USB™ 控制中心：从网页下载并安装 EZ - USB FX 控制中心应用程序，可能需要管理员权限。
• Pleora eBUS Player：对于 USB3Vision（U3V）视频流，根据系统版本（Windows 64 位或 32 位）下载并安装该应用程序。

系统设计

顶层硬件设计

EZ - USB™ FX5N 基板通过 USB - C 电缆连接到 PC，为了展示套件和 FPGA 的完整功能，需要将附加板连接到 EZ - USB™ FX5N DVK。

DVK 设计细节

• USB - C SS 连接器（J2）：套件采用总线供电，通过 USB - C SS 连接器与 PC 接口。该连接器经过 USB - IF 认证，具备 TVS 二极管用于 ESD 保护。
• 模式选择开关（SW2）：可选择 EZ - USB™ FX5N 的启动模式，有 USB 启动和内部闪存启动两种模式。
• 电源供应：套件由总线供电，可通过移除连接器 J1 引脚 1 - 2 的跳线断开主机 PC 的 VBUS 供应。板上有两个英飞凌的 IR3883MTRPBF 调节器，分别生成 3.3 V 和 1.8 V 的电压。
• EZ - USB™ FX5N（U1）：10 Gbps 设备控制器，支持 UVC、UAC、U3V 和 USB 供应商类协议，可实现视频和音频的无缝流式传输。
• QSPI 闪存（U6，U7）：两个 256 Mb 的 QSPI 闪存设备，用于存储 FPGA 二进制文件。
• FMC HPC 夹层连接器（J8）：采用 ASP - 134488 - 01 连接器，支持 ANSI/VITA 57 标准，用于连接 FPGA 附加板。
• GPIO 接口连接器（J5）：2X10 针 GPIO 连接器，可连接各种外部附加模块，如 CAN 收发器、PDM 麦克风等。
• USB - C 全速连接器（J3）：用于设备编程和调试，外部程序员或调试器通过该连接器与设备的 Serial Wire Debug（SWD）或 JTAG 接口引脚通信。
• SWD 头（J6）：可用于对 EZ - USB™ FX5N 设备进行编程，也可用于 JTAG 操作和边界扫描操作。
• 晶体（Y1）：提供 24 MHz 的时钟信号，公差为 ±10 ppm，驱动电平为 100 µW。
• LED（USER_LED，PWRON）：用户 LED 用于固件调试，电源指示灯在电源开启时亮起，指示 3.3 V 电源供应正常。

套件编程

用户应用程序编程

1. 按照 SDK 用户指南构建要在套件上编程的代码示例项目。
2. 打开 EZ - USB™ FX 控制中心应用程序。
3. 通过套件提供的 USB - C 电缆将 EZ - USB™ FX5N DVK 连接到 PC。
4. 按住 PMODE 开关（SW2），并通过按下 RESET 开关（SW3）重置设备，然后释放 PMODE 开关（SW2）。
5. 等待 EZ - USB™ FX 控制中心实用工具检测到引导加载程序。
6. 在控制中心中选择编程选项，如点击 FX3G2 USB BL > 点击 Program > 点击 Internal Flash。
7. 导航到代码示例项目的输出文件夹，选择要编程的十六进制文件并点击打开。
8. 等待编程完成，观察 EZ - USB™ FX5N 设备分离消息。

应用运行（内部彩条）

查看 UVC 输出（Windows 相机应用程序）

1. 按照 SDK 用户指南中的说明构建 uvc_inmem 项目。
2. 按照用户应用程序编程步骤将生成的 .hex 文件编程到 EZ - USB™ FX5N。
3. 打开 Windows 设备管理器，验证 EZ - USB™ FX5N 相机是否列出。
4. 打开 Windows 相机应用程序，点击翻转相机选项，确保在设置窗口中选择的分辨率为 3840X2160，观察视频流。
5. 在 USB 3.2 Gen 1x2 主机上，帧率约为 60 fps，可通过串口终端（如 Tera Term）查看。

查看 U3V 输出（eBus Player 应用程序）

1. 按照 SDK 用户指南中的说明构建 u3v_inmem 项目。
2. 按照用户应用程序编程步骤将生成的 .hex 文件编程到 EZ - USB™ FX5N。
3. 检查设备管理器中的 USB 枚举情况。
4. 打开 eBus Player 应用程序，选择可用设备并点击确定。
5. 点击播放按钮，观察视频流。内部彩条可实现高达约 60 fps 的流式传输。

故障排除

如果 EZ - FX™ 控制中心未检测到 EZ - USB™ FX5N 设备，可以按下并按住 PMODE 开关（SW2），重置 EZ - USB™ FX5N（通过按下 RESET 开关 SW1 或对套件进行电源循环），然后延迟释放 PMODE 开关。如果还有其他问题，可以在英飞凌技术支持页面创建支持请求。

总结

EZ - USB™ FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件为开发者提供了一个全面的解决方案，用于开发视频和音频流应用。通过详细了解套件的内容、安装、编程和运行等方面，开发者可以更好地利用这个套件实现自己的项目目标。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。