10.7典型实例17：USB2.0接口的规划与完结
10.7.1实例的内容及方针
1．实例的主要内容
本节旨在规划完结了FPGA经过FX2USB2.0接口芯片与PC机进行高速数据通讯，分为读数据、写数据和读写数据3部分内容。协助读者进一步了解USB接口芯片的作业原理和规划办法。
2．实例方针
经过本实例，读者应抵达如下方针。
·了解FX2CY7C68013芯片的作业原理和SlaveFIFO形式时序。
·了解FX2的固件规划以及USB驱动程序规划。
·熟练掌握状况机的运用。
·完结FPGA与PC机之间的USB接口通讯。
10.7.2USB接口通讯实战进程
首要创立工程并为工程增加文件，如图10.30所示。
然后编译工程并下载至硬件，如图10.31所示。
图10.30创立工程并增加文件 图10.31编译工程并下载
接下来能够加载固件了，固件程序的载入有两种办法。
（1）经过芯片的I2C总线衔接外部的EEPROM，固件代码事前经过烧写器写入EEPROM中，USB设备上电运行时，经过I2C总线将EEPROM中固件代码载入。EZ-USB支撑外部EEPROM经过总线来下载固件，这种办法使开发者能够从外围硬件来下载8051程序代码，可是不利于在设备开发阶段运用。
（2）运用该芯片特有软装备功用，将固件程序存储在计算机中，当该设备接入USB电缆时，因为EZ-USB具有从头枚举的才能，所以在初始化枚举今后，用户只需要经过Cypress公司供给的开发软件USBControlPanel中Download项，就能够将固件载入到操控芯片中。该办法完全是软操作，不需要额定的硬件设备，便利程序的修正调试。
运用USBControlPanel进行固件程序下载的界面如图10.32所示。
图10.32USBControlPanel界面
单击“Download…”按钮，挑选“slavefifo.hex”。下载固件成功今后显现如图10.33信息。
图10.33下载固件程序
其间，经过单击“GetPipes”按钮能够检查通道信息。
现在固件程序后，即可进行USB通讯测验。
依据不同的程序，挑选相应的测验软件，测验USB接口的传输速度。如图10.34所示是RedLogic作业室供给的根据赤色飓风II的USB测验软件。
图10.34USB测验软件
10.7.3USB接口通讯实例成果
完结FPGA与PC机之间的USB通讯，并且在PC机的超级终端上面测验USB的读写速度，如图10.35和图10.36所示。关于EZ-USB的具体内容，可拜见工程文件夹中供给的相关文档。
图10.35USB测验成果
图10.36USB测验成果
10.7.4FPGA代码的规划完结
本程序功用是合作CY68013的SlaveFIFO接口时序。它完结接纳从主机下传的60KB数据，写入板上SRAM里，然后从板上SRAM中读出，再上传至主机。整个传输进程经过CY68013的SlaveFIFO来交互。
整个程序由一个状况机构成，包含以下状况：
ParameterIDLE=H0,
READ_EVENT=H1,
POINT_TO_OUT_FIFO=H2,
DATA_READY=H3,
READ_INTERVAL=H4,
READ=H5,
READ_END=H6,
WRITE_EVENT=H7,
POINT_TO_IN_FIFO=H8,
WRITE_READY=H9,
WRITE=HA,
WRITE_END=HB;
每个状况的效果描绘如下。
·IDLE：整个操作进程（包含读SLAVEFIFO和写SLAVEFIFO）的进口。对相关的寄存器进行初始化，然后转入READ_EVENT状况，开端读SLAVEFIFO操作。
·READ_EVENT：把u_addr[1:0]置为’b00，指向输出FIFO（对应端点6），然后转入POINT_TO_OUT_FIFO状况。
·POINT_TO_OUT_FIFO：判别u_flagc是否为高（u_flagc为高指示输出FIFO为空，即输出FIFO中有数据），假如为高，则发动读进程，把u_sloe置为低，转入DATA_READY状况，第一个16位数据出现在总线上；不然阐明输出FIFO中无数据，等候。
·DATA_READY：判别u_flagc是否为高，假如为高，把u_slrd拉低，持续读取下16位数据。一起为把上一16位数据写入SRAM做预备（主要是SRAM的三态总线），一起转入READ状况，不然转入POINT_TO_OUT_FIFO，等候下一次读取进程。
·READ：把上一16位数据写入SRAM，一起把u_slrd拉高，当时16位数据读取完毕。判别是否是60KB数据，假如不是，则转入DATA_READY状况，持续读操作；不然转入READ_END状况，读操作完毕。
·READ_END：把相关寄存器置为初始态，转入WRITE_EVENT状况，开端写操作。
·POINT_TO_IN_FIFO：为从SRAM中读取数据作预备，转入WRITE_READY状况。
·WRITE_READY：判别u_flagb是否为高（u_flagb为高指示输入FIFO非满），假如为高，则发动写进程，从SRAM中读取数据并送到SLAVEFIFO总线上，把u_lswr置为低，转入WRITE状况；不然阐明输入FIFO已满，等候。
·WRITE：把u_slwr置为高，当时数据写入SLAVEFIFO。判别是否是60KB数据，假如不是，则转入WRITE_READY状况，持续写操作；不然转入WRITE_END状况，写操作完毕。
·WRITE_END：把相关寄存器置为初始态，转入IDLE状况，开端下一个60KB的读写操作。
状况机的源代码如下：
case(STATE)
IDLE:
begin
//增加RESET状况
data_wr=h0; //USB接口信号初始化
u_slwr=b1;
u_slrd=b1;
u_sloe=b1;
u_addr0=b1;
u_addr1=b1;
oe=b0;
sram_d_i=h0; //SRAM的操控信号初始化
sram_a=h3ffff;
sram_re=b1;
sram_wr=b1;
wr_flag=b0;
STATE=READ_EVENT;
end
READ_EVENT:
begin
wr_flag=b1; //设定读写标志
u_addr0=b0; //指定端点FIFO
u_addr1=b0;
STATE=POINT_TO_OUT_FIFO;
end
POINT_TO_OUT_FIFO:
begin
if(u_flagc) //假如flagc高，FIFO不空，开端读数据
begin
u_sloe=b0; //开端从FX2的端点FIFO读数据
u_slrd=b1;
STATE=DATA_READY;
end
else
begin //假如flagc为低，FIFO为空，等候FIFO有数据
u_sloe=b1; //中止从FX2的端点FIFO读数据
u_slrd=b1;
STATE=POINT_TO_OUT_FIFO;
end
end
DATA_READY:
begin
if(u_flagc) //假如flagc为高，持续读取下一个数据
begin
u_slrd=b0;
sram_a=sram_a+1; //把上一个读取的数据写入SRAM
sram_d_i=data;
sram_wr=b0;
sram_re=b1;
STATE=READ; //完结数据写入后，进入读数据状况
end
else
begin
u_slrd=b1; //假如FIFO空，回到等候状况
u_sloe=b1;
STATE=POINT_TO_OUT_FIFO;
end
end
READ:
Begin
u_slrd=b1; //完结上一个数据的SRAM写周期
sram_re=b1;
sram_wr=b1;
if(sram_a!=ADDR_FULL) //假如SRAM地址没有到最大值，持续读操作
STATE=DATA_READY;
else
STATE=READ_END; //假如SRAM地址抵达最大值，完毕读操作
end
READ_END:
begin
u_slrd=b1; //回到初始状况，预备写操作
u_sloe=b1;
u_addr0=b0;
u_addr1=b0;
sram_a=h3ffff;
STATE=WRITE_EVENT;
end
WRITE_EVENT:
begin
u_addr0=b0; //指定写数据的端点FIFO
u_addr1=b1;
oe=b1;
wr_flag=b0;
STATE=POINT_TO_IN_FIFO;
end
POINT_TO_IN_FIFO:
begin
sram_a=sram_a+1; //从SRAM中读取一个数据
sram_re=b0;
sram_wr=b1;
STATE=WRITE_READY;
end
WRITE_READY:
begin
if(u_flagb)
begin //假如FIFO不满，开端写数据到FX2的FIFO
data_wr=sram_d;
u_slwr=b0;
u_slrd=b1;
STATE=WRITE;
end
else
begin
u_slwr=b1; //假如FIFO已满，等候
u_slrd=b1;
STATE=WRITE_READY;
end
end
WRITE:
begin
u_slwr=b1;
u_slrd=b1;
if(sram_a!=ADDR_FULL)
begin
sram_a=sram_a+1; //假如SRAM地址没有抵达最大值，持续从SRAM读数据
sram_wr=b1;
sram_re=b0;
STATE=WRITE_READY;
end
else
begin
sram_a=h3ffff;//假如SRAM地址抵达最大值，复位SRAM地址，进入写完毕
sram_wr=b1;
sram_re=b1;
STATE=WRITE_END;
end
end
WRITE_END:
begin
wr_flag=b0; //完毕写FX2FIFO状况，回到初始的IDLE状况
sram_a=h3ffff;
u_addr0=b1;
u_addr1=b1;
STATE=IDLE;
end
default:
STATE=IDLE;
endcase
10.7.5小结
本节对使用USB接口芯片FX2来完结FPGA和PC机的高速数据传输做了介绍，并经过编译下载在赤色飓风的开发板上完结了预订功用。
