如何在FTDI FT2232H上使用快速串行模式

描述

快速串行概述

FTDI FT2232H 快速串行接口使用以下 4 个引脚：

• FSDI，输入，数据，接收串行数据
• FSCLK，输入，来自 FSDI 和 FSDO 的串行数据时钟
• FSDO，输出，从 FT2232H 输出的串行数据
• FSCTS，输出，驱动为低电平以指示 FT2232H 我们准备好发送数据

详细时序图在 FTD223H 芯片 4.8.1 节的数据表中。

CYC1000 FPGA 引脚输出到 FT2232H

CYC1000上的 Cyclone 10LP FPGA使用以下引脚连接到 FT2232H 芯片：

• FSDI 连接到引脚 R7
• FSCLK 连接到引脚 T7
• FSDO 连接到引脚 M8
• FSCTS 连接到引脚 M8。

必须通过更改 EEPROM 在 FT2232H 中启用串行模式

要启用快速串行模式，需要将端口 B 更改为使用 OPTO 隔离，附件是使用 FTDI 编程器进行更改的屏幕截图。

 

现在，CYC1000 串行接口将使用快速串行硬件握手，而不是标准的两针串行。PC端使用Linux Ubuntu 18.04，无需加载任何驱动，通过ttyUSBx即可访问接口。

Quartus 精简版 18.1

加载快速串行项目，从菜单文件-> 打开项目-> fast_serial.qpf

加载项目

 

从菜单中选择 tools->platform designer->select avalon_fast_serial.qsys

加载平台设计

 

加载平台设计器文件后，将显示 Avalon Bus。

以下是每个块的说明：

• Master 是与每个 slave 通信的 Avalon 总线 master。
• in_bytes_to_packets：将来自 Fast Serial rx_module.v 模块的字节放入流中以转发给 Master
• out_bytes_to_packets：从 Master 获取流并转换为 Fast Serial tx_module.v 的字节流
• led_gpio_slave：是 Avalon Memory mapped slave to Master。地址为 0x0 到 0x3F。
• sysid_qsys_0：是 Master 的 Avalon Memory mapped slave。有两个寄存器，系统 ID，硬编码为 0x112233。和时间戳。

快速串行verilog代码

Fast Serial有3个基本模块，

• clock_fastserial.v：将 clk 除以 2。
• rx_fastserial.v：使用 FT2232H 的 FSDO 和 FSCLK 引脚为 Avalon 字节流接口创建字节接口。
• tx_fastserial.v：FSCTS、FSDI 和 FSCLCK 引脚，用于创建字节接口数据包到字节流接口，以将字节传输回 PC

Avalon字节流包说明

第 43 节 Avalon -St to Packets 和 Packets to Bytes Converter Cores 描述了字节流。

这是一个基本描述，数据包使用编码字节流，因此任何保留的字节都会使用转义序列进行编码。该帧具有 SOP、数据包开始 0x7A、EOP 数据包结束 0x7B 和通道 0x7B。这是从手册中摘录的：

如果内核源接口上的 endofpacket 信号被置位，则内核会在数据的最后一个字节之前插入一个数据包结尾 (0x7b)。

如果内核源接口上的通道信号在数据包中更改为新值，则内核会插入一个通道号指示器 (0x7c)，后跟新通道号。

如果数据字节是特殊字符，内核会插入一个转义符 (0x7d)，然后是与 0x20 异或的数据。

加载FPGA

从菜单中选择 Tools -> Programmer 应该会出现以下对话框。使用开始按钮将图像加载到 FPGA RAM 中。

 

Python 示例

在 python 目录中是一个示例应用程序，用于获取 FPGA ID 和切换 LED。需要安装serial_asyncio 。

在控制台：python3 avalon_loopback_serial.py

LED 应递增。

提高 tty 的性能

setserial /dev/ttyUSBx low_latency

x CYC1000 连接的 USB 设备，例如，我的是 /dev/ttyUSB0 所以命令是：

setserial /dev/ttyUSB0 low_latency

这在 FT2232H 中使用较低的定时器延迟定时器来增加 FIFO 的消耗。由于命令小于 512 字节（高速 USB 的最小 USB 数据包大小），定时器将到期以发送数据。定时器可以设置为0，所以每微帧发送一次数据。

进一步提高性能，使用 libftdi1 和 C，我仍在努力提高性能，并解决几个错误，但能够实现约 180us 的往返。