USB2.0接口传输的FPGA控制与实现

合集下载

基于Verilog的FPGA与USB 2.0高速接口设计

基于Verilog的FPGA与USB 2．0高速接口设计2009-04-28 14:41:36 来源：与非网关键字：Verilog FPGA USB2．0高速接口设计0 引言USB(通用串行总线)是英特尔、微软、IBM、康柏等公司1994年联合制定的一种通用串行总线规范，它具有数据传输速度快，成本低，可靠性高，支持即插即用和热插拔等优点，迅速得到广泛应用。

在高速的数据采集或传输中，目前使用较多的都是采用USB 2．0接口控制器和FPGA或DSP实现的，本设计在USB 2．0接口芯片CY7C68013的Slave FIFO模式下，利用FPGA作为外部主控制器实现对FX2 USB内部的FIFO进行控制，以实现数据的高速传输。

该模块可普遍适用于基于USB 2．0接口的高速数据传输或采集中。

l 系统硬件模块设计1．1 系统硬件框图图1中展示了Slave FIFO方式下FX2 USB和FPGA的典型连接。

其中，FD[7．．O]为8位双向数据总线FLAGA~FLAGC 为FX2内FIFO的标志管脚，映射FIFO的当前状态；SLCS为Slave FIFO的片选信号；SLOE用于使能数据总线FD的输出；FIFOADR[1．．0]用于选择和FD连接的端点缓冲区(00代表端点2，01代表端点4，10代表端点6，11代表端点8)；SLRD和SLWR可分别作为FIFO的读写选通信号。

1．2 USB 2．0接口芯片CY7C680131．2．1 CY7C68013的结构特点Cypress公司的USB FX2是第一个包含USB 2．0的集成微控制器，它内部集成了1个增强型的8051，1个智能USB 串行接口引擎，1个USB数据收发器，3个8位I／O口，16位地址线，8．5 KB RAM和4 KBFIFO等。

增强性8051内核完全与标准8051兼容，而性能可达到标准8051的3倍以上。

其框图如图2所示。

1．2．2 CY7C68013的工作模式CY7C68013有Ports模式、Slave FIFO和GPIF三种接口方式。

基于FPGA+USB2.0多通道数据采集系统设计

计算机的广泛应用使得数据采集系统在多个领域有着十分重要的应用。传统的数据采集系统，通常采用单片机或ＤＰ作为主控制器，制ＡＤ以及Ｓ控／存储器和其他外围电路的工作。用ＤＰ作为主控Ｓ制器，现方式灵活，是由于其结构限制不能进行实但并行运算，使得对多通道ＡＤ采样增加了难度，／延长了开发周期，处理速度也大大降低了，本也相对成较高；单片机作为主控制器操作简单，本低，用成但
ｓｇｉｎ，ｈｇｔｂｌｙ，ｃｎｂｉｅｙｕｅｏｌ—ｈｎｅａａａｑｉｔｎｉｈＳｉｔａｉａｅｗｄｌｓｄｆｒｍｕｔｃａｎｌｄｔｃｕｓｉ．ｉｉｏ
Ｋｅｒｓ：ＦｙｗｏｄＰＧＡ；ＵＳＢ；ＦＲ；ＤａａａｑｉｉｉｎＩｔｃｕｓｔｏ
较前者有很大提高，Ｅ１９ＩＥ３４还支持异步、Ｅ等时传输、点对点连接、插拔、缆提供等，与ＵＢ比热线但Ｓ较，ＳＵＢ具有支持热插拔、带方便、携标准统一、以可连接多个设备等优点。笔者利用ＦＧ和ＵＢ设ＰＡＳ
Ａｂｓｒｃ：Ｉｈｒｄｔｎｌｄｔｃｕｓｔｎｓｓｅｄｅｉｎ，ｐｉｒｏｔｏｌｒｉｒｏｕｄｔｎｈｔａｔｎｔｅｔａｉｉａａａａｑｉｉｉｙｔｍｓｇｏｏｒｍａｙｃｎｒｌｓｈａｄｔｐａｅａｄｔｅｅｔａｓｓｉｎｓｅｄｏａｓｓｉｎｃｉｓｌｗ．Ｔｓｐｐｒｈｓｄｓｇｅｌｉｃａｅａｃｕｓｔｎｒｎｍｉｓｏｐｅｆｔｎｍｉｓｏｈｐｉｏｒｈｉｅｅａｅｉｎｄａｍｕｔ— ｈｎｎｌｄｔａｑｉｉｏａｉｓｓｅｂｓｄｏＰＧＡｎｙｔｍａｅｎＦａｄＵＳＢ０．Ｔｅｓｓｅａｈｅｅｃｕｒｎ一ｒｕｅｄｔｃｕｓｔｏｔｅ２．ｈｙｔｍｃｉｖｓａｑｉｉｇ４ｏｔａａａｑｉｉｎｗｉｔｉｈｈｍａｉｌｆｅｕｎｙｏ５ｘｍａｑｅｃｆ１０ＫＨｚａｄｔｅｐｅｉｉｎｏ２ｂｔ．ｅｓｓｅｈｓｄｓｉｅｌｉｃａｎｅＩｒｎｈｒｃｓｏｆ１ｉｓＴｙｔｍａｅｇｎｄｍｕｔ— ｈｎｌＦＲｈｉｔ．Ｔｉｐｒａｈｃｎａｈｅｅｒａ—ｉｔｎｌｍｉａｅｔｅｉｔｒｅｅｃ．Ｔｈｙｔｍｓｍｏｕａｅｆｌｒｈｓａｐｏｃａｃｉｖｅｌｔｍｅｆｌｒａｄｅｉｎｔｈｎｅｆｒｎｅｅｉｅｅｓｓｅｉｄｌｒｄ —

基于FPGA的USB 2.0控制器的设计

ｉｔｒｃｏｎｃｓｔｅＰｎｏｅｓｄｎｏｒｓｏｄｎｅｔＢｄｖｃ，ｎｔｅｏｈｒｉｅｉｃｎｅｔｔｎｅｆｅｉｃｎｅｔｔＨＹｏｎｉｅａｄｃｒｅｐｎｅｃｓｈａＵＳｅｉｅｏｔｅｄ，ｔｏｎｃａｔｏｈｗｉｈｓｓｏ
关键词：Ｓ；ＰＡ传输宏接口；口控制器ＵＢＦＧ；接中图分类号：Ｐ３．文献标志码：Ｔ３４７Ｂ
ＤｅｉｎｆｓｇｏＵＳ２０ＣｏｔｏｌｒＢａｅｎＦＢ．ｎｒｌｓｄｏＰＧＡｅ
ＺＨＡＮＧＪａ，ｉｎＨＵＡＮＧＨｕ
１引言
ＵＢ（ｎｖｒａＳｒｌｕ，ＳＵｉｅｓｌｅａＢｓ通用串行总线）ｉ是英
ＰＣ机主板上的标准配置，ＳＵＢ作为一种新型的接口
以其较快的传输速率和方便的连接等优势受到用户
的青睐圈。
特尔、康柏、Ｍ、ｉｏｆＩＭｃｓｔＢｒｏ等多家公司联合提出的
ａＭｉｒｏｔｏｌｒｗｉｈｅｆｎｃｉｎｉｔｒａｅｃｏｃｎｒｌｔｔｕｔｏｎｅｆｃ．ＵＳ２．ｏｔｏｌｒｃｎｉｔｆＰＬ，ＵＴＭＩｉｔｒａｅｆｃｏｎｅａｅｅｈＢ０ｃｎｒｌｅｏｓｓｓｏｎｅｆｅ，ｕｎｔｎｉｔｒｃ，ｉｆ
ｃｎｒｌｅｅｓｔｅｒｑｕｒｍｅｆｄｔａｓｓｉｎｆｒｇｎｒｌｄｖｃｓｏｔｏｌｒｍｅｔｈｅｉｅｎｔａａｔｎｍｉｓｏｅｅａｅｉｅ．ｏｒｏＫｅｒｓＵＳＦＰＧＡ；Ｙｗｏｄ：Ｂ；ＵＴＭＩＩｔｒａｅｃｎｒｌｅ；ｎｅｆｃｏｔｏｌｒ

USB2.0控制器CY7C68013与FPGA接口的Verilog HDL实现

ＲＤｄｓｊｋＷＲｉｄｓｋＣｏｕ一ｎｏｔｚＰＡＯＰＡ１ＰＡ３
图２１８脚Ｆ２框图２Ｘ
１１１Ｃ７６０３结构特点．．ＹＣ８１
Ｅ．ＳＸＺＵＢＦ２提供了一种独持架构，ＵＢ接口使Ｓ
８５、０１１个智能ＵＢ串行接口引擎、个ＵＢ数据收发Ｓ１Ｓ器、８位ＩＯ口、６位地址线、，ＢＲＭ和４ｋ３个／１８５ｋＡＢＦＦＩＯ等。增强性８５０１内核完全与标准８５０１兼容，而
等公司１９９４年联合制定的一种通用串行总线规范，它解决了与网络通信问题，而且端口扩展性能好、容易使用。最新的ＵＢ．Ｓ２０支持３种速率：低速１５Ｍｉｓ．ｂ／，ｔ全速１ｉｓ高速４０Ｍｂｔｓ２Ｍｂ／，ｔ８ｉ。这３种速率可以满／
展，完全可用于其他高速数据采集系统中。
１系统构成
本系统主要是由ＦＧ和ＵＢ．０控制器ＰＡＳ２
Ｃ７６０３ＹＣ８１组成，系统框图及其信号连接关系如图１所示。可以根据实际系统的需要，ＦＧ实现预定用ＰＡ功能，数据采集卡、如控制硬盘读写等。
足目前大部分外设接口的需要。
性能可达到标准８５０１的３以上。其框图如图２倍所
示。
本文介绍了目前使用较多的ＵＢ．Ｓ２０控制器
Ｃ７６０３芯片与ＦＧ现场可编程门阵列）片接ＹＣ８１ＰＡ（芯口的ＶｒｏＤ（ｅｉｇＨＬ硬件描述语言）现。本系统可扩ｌ实

基于FPGA和USB2.0的线阵X射线图像采集系统设计

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＦＰＧＡＵＳＢ２．０ｉｍａｇｅｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓＸ— ｒａｙｄｅｔｅｃｔ
廖朝阳武和雷项安
（１南昌大学电气与自动化系，南昌３３００３１；２同济大学电气工程系，上海２０１８０４）
摘要：基于ＦＰＧＡ和ＵＳＢ２．０传输技术构建了一套线阵ｘ射线图像采集系统。系统以ＦＰＧＡ芯片为控制核心，在ＦＰＧＡ芯片上实现了对探测器的控制、Ａ／Ｄ采样时序控制、图像数据预处理、ＵＳＢ数据传输控制等功能。ＵＳＢ２．０微控芯片作为传输接口，充分发挥了ＵＳＢ２．０支持热拔插、高速可靠、扩展性强的特点。该图像
０引言
阵列（ｆｉｅｌｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔａａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）为核心控
随着人们对公共安全的重视，Ｘ射线安全检查系制器，Ｃｙｐｒｅｓｓ公司的ＥＺ－ＵＳＢＦＸ２系列ＣＹ７Ｃ６８０１３Ａ统已经成为机场、海关、铁路以及公路等交通出入口芯片构建ＵＳＢ２．０协议传输接口集成了高速图像数据的安检必备设备。完整的ｘ射线安检系统包含ｘ射采集、图像预处理、高速图像传输等多种功能。系统可满足工业级高速图像采集任务线源、探测器、图像采集、工控机、光电传感器以及必具有高速和可靠性，

基于FPGA的集成式测试系统的设计与实现

based on FPGA is designed，the detailed design of backplane bus is introduced and the key design of
data synchronization，arbitration mechanism and so on are discussed. The design of USB2.0 bus based on
CY7C68013A chip and the transmission mechanism of the function sub card are also introduced. The
backplane bus has a 50 MB/s instantaneous transmission rate and supports the simultaneous operation of
收稿日期：2020-04-13
模块化插卡式结构设计具有以下优点：
1）功能扩展卡的引脚设计基本一致，增强了设
计的兼容性，也利于系统后续设计的可扩展性和可
稿件编号：202004103
作者简介：钱宏文（1975—），男，江苏无锡人，研究员级高级工程师。研究方向：集成电路应用和微系统。
- 75 -
《电子设计工程》2021 年第 5 期
总线后状态机跳转回初始状态时，6 个 BR 信号全
高，对应 6 个 BG 信号也全高，等待开始新的一轮总线
裁决。
同时传输。功能卡一次获取的数据量为 500 字节，设
计数据缓存 FIFO 位宽为 16 位，为保证数据在传输中
不至丢失，各功能卡的数据缓存 FIFO 深度至少应为

USB2.0接口传输的FPGA控制与实现

USB2.0接口传输的FPGA控制与实现易春莉;张彦军;王瑾琪;张凯琳;刘利生【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2011(038)006【摘要】从系统的总体结构、硬件设计和软件设计3个方面阐述了USB2.0接口传输的FPGA控制与实现的设计方法.FPGA作为硬件设计中的主控芯片,完成了对USB接口芯片FT245R的通信控制、SRAM的读写操作等.通过USB驱动连接应用程序和底层硬件,实现了上位机中数据的发送、显示与存储.测试结果表明,FPGA 通过USB接口实现了高速可靠的数据传输.%The FPGA control of the USB2.0 transmission was expounded from the system architecture and the hardware and software design. The FPGA as a main chip in hardware design answers for communication control of FT245 R interface chip and reading and writing the data to SRAM; and the connection between application program and underling hardware via USB driver can achieve dada sending and displaying and storage in the host computer. The results show that FPGA can benefit high-speed data transfer via the USB interface.【总页数】3页(P733-735)【作者】易春莉;张彦军;王瑾琪;张凯琳;刘利生【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原,030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原,030051【正文语种】中文【中图分类】TN79【相关文献】B2.0接口传输的FPGA控制与实现 [J], 张世伟;印世平;何运桃B2.0接口传输的FPGA控制系统——由PC机控制8乘8点实现五子棋游戏[J], 王振红;王子龙;金晓文;蔡昕茏;齐林;崔伯栋;张振佳3.RMII接口到UTOPIAII接口数据传输通道的FPGA实现 [J], 王荣健4.基于USB2.0的半导体激光雷达数据传输接口的设计与实现 [J], 朱勇;王省书;胡春生B2.0控制器CY7C68013与FPGA接口的Verilog HDL实现 [J], 谭安菊;龚彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于FPGA算法的USB设备接口的设计USB

苏州经贸职业技术学院机电系电信专业毕业设计论文基于FPGA算法的USB设备接口的设计学生姓名：崔娣指导教师: 徐进2010年1月目录摘要............................................................... I I 第1章绪论 (1)1.1USB技术研究现状 (1)1.1.1 USB速度快 (1)1.1.2 USB设备安装和配置容易 (1)1.1.3 USB易于扩展 (1)1.1.4 USB独立供电 (1)1.1.5 USB支持多媒体 (1)1.2FPGA的概念 (1)1.2.1 FPGA的概念 (1)1.2.2 Altera的APEX系列器件 (2)1.3实现FPGA技术需要的硬件描述语言VHDL (2)1.3.1 VHDL的特点 (2)第2章 USB2.0协议介绍及USB设备控制器结构原理 (3)2.2传输速率 (3)2.3端点 (4)2.4数据解码／编码 (4)2.5USB传输 (4)2.6与外部微型控制器接口 (5)2.7USB协议控制器的模块划分 (5)2.8控制器顶层引脚定义 (7)第3章USB设备控制器设计 (8)3.1USB接口控制器功能设计 (8)3.2VHDL实现 (8)3.2.1存储器接口及存储器仲裁器 (8)3.2.2应用程序的WishBone接口 (9)3.3USB协议处理层 (10)第4章USB设备控制器的FPGA实现 (14)4.1器件的选择 (14)4.2编译和仿真 (14)结论 (15)参考文献 (15)致谢 (15)附录 (16)摘要通用串行总线(USB)是PC体系中比较新的一套工业标准。

它是为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽、端口之间的矛盾．提高设备的传输速度和简化PC与外设的连接过程而出现的。

自从2000年提出USB2.0协议，短短几年间。

USB不光成为了微机主板上的标准端口，而目还成为了所有微机外设(包括键盘、鼠标、显示器、打印机、数码相机、扫描仪等等)与主机相连的标准协议之一。

基于USB2.0和DDR2的数据采集系统设计与FPGA实现

可兼得的瓶颈。在图ｌ示的系统架构的四个部所分中．由于ＵＢ．和ＤＲ控制器都是Ｉ核，因Ｓ２０Ｄ２Ｐ此。该系统设计的关键在于ＭＣＵ和Ｉ模块。Ｆ
２１ＭＣ．Ｕ的设计
件部分和计算机上的ＵＢ动及应用程序等几大Ｓ驱
Ｖｒｅ５Ｌ０ＦＧＡ上的实现方法。ｉｔｘＸ３Ｐ
关键词：Ｓ２０ＵＢ．；ＤＲ；数据采集；ＦＧＤ２ＰＡ
０引言
随着计算机、微电子和嵌入式系统技术的发
展，数据采集技术已经在生物医学、图像处理、雷达系统等众多领域得到广泛应用。本文设计的
Ｍ４０５６Ｑ３Ｃ６２Ｂ内存条。系统的控制核７Ｔ６３Ｚ一ＥＧ
５ＭＣ，Ｕ采用Ｍｅｔｒｐｉｓ司的增强型８５ｎｏＧａｈｃ公ｒ０１ＰＩ
核Ｍ８５Ｅ，该８５核采用两个时钟周期为一０１Ｗ０１
收稿日期：０００ —１２１— ３９
模块．处理与Ｉ模块之间的控制信号等，因此，Ｆ
４电子元器件主用２１．０ＷＷｅｄｃ８００１Ｗ．￣ｎｃ
第１卷年Ｏ２２０第１期０１０１月
张
采集率是２Ｇｐ。为了达到实时、高速、海量的ｂｓ
数据采集，该系统利用ＤＲＤ高性能架构。同时支持ＭＷＡＴ号Ｉ信来控制程序总线，从而能够支持慢速的外部程序和数据存储器。Ｉ模块是该系统设计的关键，它Ｆ相当于ＤＭＡ的功能。主要负责ＵＢ与ＤＲ、外ＳＤ２

基于FPGA的高速USB2.0数据采集系统主控电路设计

并转换、ＡＤ接口数据ＦＩＦＯ缓存、ＳＤＲＡＭ数据存储读取及系统显示等功能．并在系统控制下通过ＵＳＢ２．０总线通讯接
口实现了数据和上位机之间的高速交互。本系统已完成相关设计并通过验收，并成功地应用到型号．Ｙ－程中。关键词：ＦＰＧＡ；ＵＳＢ２．０；高速；数据采集：主控设计
封治华．杜改丽
（１．中国电子科技集团公司第二十七研究所河南郑州４５００４７；２．河南职工医学院河南郑州４５１１９１）摘要：为了满足对较高速度动态信号的实时记录采集的要求，设计和实现了一 ห้องสมุดไป่ตู้基于ＦＰＧＡ和ＵＳＢ２．０接１：２的１４ｂｉｔ、６５ＭＨｚ高速数据采样系统。本系统以ＦＰＧＡ为数字信号处理核心，通过ＦＰＧＡ对采集系统的有效控制，实现数据的串
中图分类号：ＴＮ４５
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１３）２０ — ００５６ — ０３
ＣｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄＵＳＢｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ

FPGA毕设论文

毕业设计（论文）题目基于FPGA的USB2.0控制器设计目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................... I I 第1章概述. (1)1.1 USB技术现状 (1)1.2 FPGA技术简述 (2)1.2.1 FPGA的原理 (2)1.2.2 Altera 公司的CycloneII系列芯片 (2)第2章FPGA开发流程及相关工具 (3)2.1 典型FPGA开发流程 (3)2.2 Altera公司Quartus II软件介绍 (6)第3章USB2.0体系结构及协议 (8)3.1 USB总线拓扑 (8)3.2 USB总线电气特性 (8)3.3 设备端点 (8)3.4 USB传输 (9)3.4.1 包类型 (9)3.4.2 包格式 (10)3.4.3 传输事务 (10)第4章USB控制器结构原理 (14)4.1 USB控制器功能分析 (14)4.1.1 协议数据翻译 (14)4.1.2 总线上事件检测 (14)4.1.3 USB事务传输控制 (14)4.1.4 与外部微控制器接口 (14)4．2 USB协议控制器的模块划分 (15)4.3 控制器顶层引脚定义 (16)第5章USB控制器结构设计和仿真 (19)5.1 系统设计方式及层次结构划分 (19)5.1.1 系统的设计方式 (19)5.1.2 系统的层次结构划分 (19)5.2 UTMI 接口 (20)5.2.1 UTMI接口设计 (20)5.2.2总线事件检测的实现 (21)5.2.3 数据传递 (21)5.3 协议层PL (22)5.3.1 协议层PL模块设计 (22)5.3.2包组装器 (22)5.3.3 包拆装器 (24)5.3.4 协议引擎 (25)5.4 控制和状态寄存器 (28)5.4.1 端点寄存器 (28)5.4.2 控制器寄存器 (29)5.5 存储器接口和仲裁器模块设计 (31)第6章USB控制器的FPGA实现 (33)6.1 USB控制器的综合 (33)6.1.1 系统的可综合描述 (33)6.1.2 系统的综合 (33)6.2 USB控制器的FPGA实现 (34)6.2.1 器件的选择 (34)6.2.2 系统的编译 (34)6.3 系统的测试验证 (35)6.3.1 系统验证方案 (35)6.3.2 系统验证 (35)第7章结论与改进 (36)致谢 (37)参考文献 (38)摘要近年来USB接口技术已经成为计算机领域发展最快的技术之一。

基于FPGA的USB2.0虚拟逻辑分析仪的设计与实现.

基于FPGA的USB2.0虚拟逻辑分析仪的设计与实现引言传统的逻辑分析仪体积庞大、价格昂贵、通道数目有限，并且在数据采集、传输、存储、显示等方面存在诸多限制，在很大程度上影响了其在实际中的应用。

选用高性能的FPGA芯片进行数据处理，充分利用PC的强大处理功能，配合LabView图形化语言开发的虚拟逻辑分析仪，其数据处理和传输速率大大提高，适用性极大增强，其显示、操作界面和低廉的成本较之传统的逻辑分析仪具有极大的优势和发展前景。

工作原理本设计选用Altera公司的Cyclo引言传统的逻辑分析仪体积庞大、价格昂贵、通道数目有限，并且在数据采集、传输、存储、显示等方面存在诸多限制，在很大程度上影响了其在实际中的应用。

工作原理本设计选用Altera公司的Cyclone系列FPGA器件EP1C3进行数据采集和处理，外接SRAM，用于数据的存储。

系统通过高性能的PIC单片机PIC18F6620完成与PC的通信，接收PC发出的触发、配置信息并控制系统将采集处理后的数据上传至PC显示。

单片机与PC的接口利用符合USB2.0规范的接口芯片CP2102实现。

首先，PC向FPGA发送触发字信息、数据采集控制信息和开启数据采集信号；单片机发送数据至外接DAC产生门限电压；采集到的输入信号通过高速比较器与此门限电压进行比较，以确定其值为0或1。

接收到PC发出的开启数据采集信号后，FPGA按设定的工作方式采集数据，各通道数据移位输入FPGA内部缓存并存入外部SRAM。

FPGA将缓存中存储的采集数据与设定的触发字、触发方式和屏蔽位进行比较。

一旦符合触发条件，则设置触发标志，记录触发位置。

当数据采集至设定的点数后，FPGA向PC发送采集完成信号。

基于FPGA的USB2.0协议分析仪设计

ｑｉｅｎｓｔｗａｄｈｅｍａｎｐｏｅｓｒｕｒｍｅｔｏｒｓｔｉｒｃｓｏ，ｄｃｅｓｄｄｓｇｏｔａｄｐｏｉｅｆｅｔｖｕｐｒｏｅｅｏｉｇａｄｔｓｉｇｏｅｒａｅｅｉｎｃｓｎｒｖｄｄｅｆｃｉｅｓｐｏｔｆｒｄｖｌｐｎｎｅｔｎｆＵＳＢｓｓｅ．ｙｔｍｓ
ｔｒｓｈｑｉｍｅｔｕｒｎｌｅｏＢｙｉａａｅｅｔａｄａａｙｉｓａｌｖｉｈｃｓｎｅｉｕｃｕｓｔｎｄａ — ｔｍｅｐｏｅ：ｔｅｅｕｐｎｓｃｒｅｔｙｕｓｄｆｒＵＳｐｈｓｃｌｌｙｒｔｓｎｎｌｓｓｕｕｌｙｈａｅｈｇｏｔａｄｓｒｏｓａｑｉｉｉｅｄｉｒｂ— ｎｏ
（ｃｏｌｏｔｍａｉｎＳｈｏｆＡｕｏｔ，ＮｏｔｗｅｔｒｌｔｃｎｃｌｏｒｈｓｅｎＰｏｙｅｈｉａｉｅｓｒｉｙ＇１０２ａｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｈｒｎｐｒｎｙｏｎｖｒａｅｉｌＢｕｒｎａｔｏｓｈｓｂｏｇｔｖｒｏｓｉｏｖｎｅｃｓｉｅｅｏｎｇａｄｔｓｉｇｏＳｓｓｅｔａｓａｅｃｆＵｉｅｓｌｒａｓｔａｓｃｉｎａｒｕｈａｉｕＳｎｃｎｅｉｎｅｎｄｖｌｐｉｎｅｔｎｆＵＢｙ —
维普资讯
能仪表：：感与传

基于FPGA与USB2.0的多功能读数盒

集电路的测试、据传输、ｌｈ除、ｌｈ坏块检测等操作。该读数盒已成功用于实验室现有的各种采集系统，实现数Ｆａ擦ｓＦａｓ并
了读数盒的所有功能。实验证明该读数盒通用性好，具有较好的实用价值。
关键词：数盒；ＰＡ；ｌｈ数据传输；块检测读ＦＧＦａ；ｓ坏中图分类号：Ｐ７Ｔ２４文献标识码：Ａ文章编号：０２—１４（００１ — ０２— ３１０８１２１）１０３０
ＡｂｔａｔＴｈｏｋｐｎｉｌｎｕｃｉｎｏａｉｇｂｘｂｓｄｏＰｎＢ０ｗｓｉｔｄｃｄＡｃｏｄｎｏｔｅｐｅｓｒｃ：ｅｗｒｒｃｐｅａｄｆｎｔｆｅｄｎｏａｅｎＦＧＡａｄＵＳ２．ａｎｒｕｅ．ｃｒｉｇｔｈ — ｉｏｒｏｈｎｍｅａｔａｅｄｎｏＳｆｎｔｎｉｎｆｃｅｃ，ｎｈａｌｂｏｋｃｅｋｏｅａｉｎｏｌｓｓｔｏｍｅｈｎｚｔｎ，ｅｉｎａｏｎｈｔｒａｉｇｂｘ’ ｕｃｉｓｉｅｉｉｎｙａｄｔｅｆｉｌｃｈｃｐｒｔｆＦａｈｉｏｃａｉｉｔｄｓｇｏｆｏａｏｏ
（ａｏ￣ＫｅａｏａｏｙｆｒＥｅｔｎｃＭｅｓｒｍｅｔｅｈｏｏｙＮｏｔｎｖｒｉｆｈｎ，ａｙａ３０１ＣｉａＮｆｎｉｙＬｂｒｔｒｌｃｒｉａｕｅｎｃｎｌｇ，ｒｈＵｅｓｙｏｉａＴｉｕｎ００５，ｈｎ）ｏｏＴｉｔＣ

基于FPGA和USB 2.0的数字图像采集系统设计

基于FPGA和USB 2.0的数字图像采集系统设计作者：郑新钱, 王辅明来源：《现代电子技术》2011年第20期摘要：随着技术的发展，工业检测技术受到人们的重视，其中图像检测由于其具有直观，方便，信息量较全面而使得它在工业检测方面具有重要的应用。

以FPGA作为控制核心，设计了一个小型图像采集系统。

通过FPGA实现CMOS图像传感器的初始化、图像数据采集、存储、USB接口芯片的控制；使用USB 2.0接口实现图像数据传输；使用VC++编写上位机程序对图像进行实时显示。

经过测试，整个系统能够稳定工作，满足设计目标。

关键词：FPGA； CMOS图像传感器； USB 2.0； SCCB中图分类号：TN919-34 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)20-0012-04Design of Digital Image acquisition System Based on FPGA and USB 2.0ZHENG Xin-qian, WANG Fu-ming(Xiamen University, Xiamen 361005, China)Abstract： With the development of technologies, the industrial detection technology has been paid more attention, in which the video detection plays an important roles in the field of industrial detection because ofintuitive, convenient and more comprehensive information from it. A small image acquisition system is design by using FPGA as the cotroller. The initialization of CMOS inage sensor, image data acquisition, storage and control of USB interface chip are implemented by using FPGA. The image data is transmitted from FPGA to host via USB 2.0 interface chip, and displayed on the host program. Testing results show that the stability of the whole system meets the design goals.Keywords： FPGA; CMOS image sensor; USB 2.0; SCCB0 引言在当今信息化的时代，在机器获取现实世界信息方面，图像由于具有信息面全、直观、方便直接的特点而受到广泛的研究。

基于FPGA的USB2.0设计

机可以不经过主机而直接与打印机相连。ＵＢ．制整个ＵＢ设备与主３Ｐ（模控Ｓ
机通讯的核心模块，为四个子模块：ＰＰｃｅ分 ① Ｄ（ａｋｔ
模块通过与ＡＢ总线相连，机的数据可以送到Ｈ主ＡＢ的存储器中，Ｈ这样ＵＢ出来的数据可以进行进Ｓ
维普资讯
Ｎｏ３．
微
处
理
机
第３期
２００８年６月
Ｊｎ２０ｕ．，０８
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＳ０ＲＥＳＳ
基于ＦＧ的ＵＢ．ＰＡＳ２０设计
陈波，李莎
（西北工业大学电子信息学院，西安７０７）１０２摘要：ＵＢ．将Ｓ２０的接口通过在ＦＧ上设计验证实现了与ＡＰＡＨＢ总线的通讯，以将其嵌入可
Ａｂｓｒｔｔａｃ：Ｔｈｄｓｇａｈｉｖｔｅｉｈ — ｓｅｄｏｍｕｉａｉｎｏｍＵＳＢｏｅｅｉｎｃｅｅｈｈｇｐｅｃｍｎｃｔｆｒｏｔＡＨＢｕｓｂ．Ｔｈｅ
ｉｔｇａｉｎｏｏｅｉｔｈｐｉｒｓｎｅｎｅｒｔｏｆｃｒｎｏｃｉｓｐｅｅｔｄ．Ｔｓｄｓｇａｅｎｕｓｄｉ０１ｒｌｓｈｉｅｉｎｈｓｂｅｅｎ８２．ｇｗｉｅｅｓＬＡＮａｄｌｃｒ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｉｅｓｌＳｒａｓＩｔｒａｅ；ＰＧＡＵｎｖｒａｅｉｌＢｕ；ｎｅｆｃＦ
现在，ＳＵＢ已经在ＰＣ机的多种外部设备上得到广

基于FPGA的多接口转换研究与实现

基于FPGA的多接口转换研究与实现随着现代通信技术的迅速发展，多种接口标准的同时存在给通信设备的设计、开发和应用带来了一定的挑战。

因此，研究和实现基于FPGA的多接口转换技术变得非常重要。

本文将从多接口转换的背景和需求、研究目标、研究方法以及实现过程等方面详细介绍基于FPGA的多接口转换的研究与实现。

一、多接口转换的背景和需求如今，各种通信设备和接口标准正日益多样化，如USB、HDMI、VGA、以太网等。

然而，不同设备之间的相互连接往往需要进行接口转换，这给设备的设计、开发和应用带来了一定的复杂性和困难。

因此，基于FPGA的多接口转换技术应运而生。

多接口转换的需求主要表现在以下几个方面：1.不同设备之间的接口不匹配。

例如，一些旧型设备使用VGA接口，而现代设备多采用HDMI接口，二者之间需要进行转换才能连接。

2. 不同接口的数据传输速率不同。

例如，USB 2.0接口的数据传输速率为480Mbps，而USB 3.0接口的数据传输速率可达到5Gbps，需要进行速率的转换。

3.不同接口的数据格式不同。

例如，HDMI接口传输的视频数据是数字信号，而VGA接口传输的视频数据是模拟信号，需要进行信号格式的转换。

二、研究目标1.不同接口标准之间的物理层信号转换。

例如，将HDMI的数字信号转换为VGA的模拟信号，或将USB3.0的高速数字信号转换为USB2.0的低速数字信号。

2.不同接口标准之间的数据格式转换。

例如，将HDMI接口传输的视频数据转换为VGA接口所需的模拟信号格式。

3.不同接口标准之间的数据速率转换。

例如，将USB3.0接口的高速数据转换为USB2.0接口所支持的低速数据传输。

三、研究方法1.确定转换的接口标准及其特性。

通过对接口标准的研究和了解，确定转换的接口类型、信号特性、数据格式以及数据传输速率等。

2.设计接口转换的硬件电路。

根据接口类型和特性，设计适当的电路结构和物理层接口电路，实现信号的转换和传输。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

数与ＵＢ驱动程序通信，Ｓ通过ＵＢ驱动程序获得Ｓ
ＵＢ总线上的数据，者将控制命令通过ＵＢ驱Ｓ或Ｓ动程序发送到ＵＢ总线上。最后由界面应用程Ｓ
加的ＥＰＯ接口可定制ＵＢ接口设备；内部ＥＲＭＳ在硬件逻辑的作用下能够实现ＵＢ串行数据格式Ｓ与并行数据格式的双向转换。Ｆ２５内部主要由ＵＢ收发器、行接口Ｔ４ＲＳ串
据传输性能，输速率可达到１／；传ＭＢｓ通过简单的四线握手信号与ＭＵ、ＰＤ、ＰＡ等逻辑器件ＣＣＬＦＧ接口；整的片内ＵＢ协议解决方案，需底层完Ｓ无固件的编程；全兼容ＵＢ．，Ｓ２０协议；完Ｓ１１ＵＢ．附
发送命令及信号源，ＰＡ负责调度各芯片的工ＦＧ
功能强大，用ＤＸ驱动程序能获得更好的数使２Ｘ
作时序，同协调完成数据的传输。上位机中的共
界面应用程序通过动态链接库ＤＬ调用相关函Ｌ
间的转换，避开了固件设计和驱动的编写，脱了摆
常规ＵＢ数据接口设计的难度，大缩短了开发Ｓ大
周期，为开发ＵＢ外围设备的最优选择。成Ｓ
１Ｆ２５Ｒ芯片简介Ｔ４
上位机两个部分。本设计中，位机作为整个系上
第６期
易春莉等．Ｓ２０接口传输的ＦＧＵＢ．ＰＡ控制与实现
７３３
ＵＢ．Ｓ２０接口传输的ＦＧ控制与实现ＰＡ
易春莉张彦军王瑾琪张凯琳刘利生
（中北大学电子测试技术国家重点实验室，原，３０１太００５）
摘要从系统的总体结构、件设计和软件设计３个方面阐述了ＵＢ．硬Ｓ２０接口传输的ＦＧＡ控制与实Ｐ
现的设计方法。ＦＧＰＡ作为硬件设计申的主控芯片，完成了对ＵＢ接口芯片Ｆ２５的通信控制、ＲＭＳＴ４ＲＳＡ的读写操作等。通过ＵＢ驱动连接应用程序和底层硬件，现了上位机中数据的发送、示与存储。Ｓ实显
ｗｒ（ａｅ固件）程及驱动程序的编写等有较深入的编
理解，此限制了ＵＢ的开发人员水平。而因ＳＦ２５Ｔ４Ｒ成功实现了ＵＢ协议与并行ＩＯ协议之Ｓ／
３／．Ｖ１８ＭＳ驱动输出和ＴＬ输入。另Ｖ２８／．ＶＣＯＴ外，Ｔ４Ｂ还包括１个１ＭＨＦ２５Ｍ２ｚ的振荡器、４倍频的时钟倍频器和ＵＢ锁相环。Ｓ２系统的设计方案系统结构如图１所示，要包括底层硬件和主
测试结果表明，ＰＡ通过ＵＢ接１实现了高速可靠的数据传输。ＦＧＳ：７
关键词数据传输ＵＳＦＧＡＦ２５驱动程序ＢＰＴ４Ｒ
中图分类号
Ｔ７Ｎ９
文献标识码Ｂ
文章编号１０ —９２２ｌ）６０３ —３００３３（Ｏ１０－７３０
统的控制和显示中心，通过ＵＢ接口芯片完成它Ｓ
Ｆ２５Ｔ４Ｒ是ＦＤ公司新推出的一款用于并行ＴＩ
ＦＦ双向数据传输接口的ＵＳＩＯＢ独立芯片，芯片该
与ＦＧ的通信。在通信的过程中，位机负责ＰＡ上
置，内部集成的３３电平转换器，其．Ｖ可用于ＵＢＳＩＯ；ＦＦ／在ＩＯ接口和控制引脚集成电平转换器，使
接口支持５／．Ｖ２８／．Ｖ逻辑，正５／．Ｖ３３／．Ｖ１８真Ｖ３
节。在各种通讯方式中，由于ＵＢ总线具有传输Ｓ
随着计算机应用的普及，围设备与计算机外
之间的通讯问题成了各种应用中关键的一个环
成。片内２６ｙ５ｂｔ接收ＦＦ和１８ｙｅ的发送实现高速数据吞吐。而内嵌的ＥＰＯ接口单元可外接串行存储器，ＥＲＭ用来储存ＵＢ取电模式及各种产品信息。Ｆ２５ＳＴ４Ｒ支持总线供电、自我供电和高功率总线供电等ＵＢ配Ｓ
速度快、占用资源少及真正的即插即用等优点，越来越受到业界的青睐 ¨ 。在很多计算机的外围设备中，为高速的要求而使用ＦＧ然而ＦＧ因ＰＡ，ＰＡ与计算机的通讯常常会成为系统中的瓶颈，且并ＵＢ的开发要求设计人员对ＵＢ的协议、ｉＳＳＦｒｍ—