基于CYUSB3014 USB3.0总线开发技术

信号 SSRX+/-和 SSTX+/-，从而可以真正的实现全双工。同时，USB3.0 还兼 容了 USB2.0 的 D+/-信号接口，从而可以与 USB2.0 无缝连接。使用从器件 FIFO 接口与 FPGA 链接，传输速度能达到可达到 320MBps。图 3 为 USB 芯 片与 FPGA 和 PC 机的电路连接。
USB2.0 传输速度的 10 倍，达到了 5.0Gbps，被定义为超高速 U S B 接口。本
文基于 CYPRESS 的 FX3 系列 USB3.0 芯片，对 USB3.0 总线进行研究开发。
B3.0 接口芯片概述
赛普拉斯的 EZ-USB FX3 是新一代的 USB3.0 外设控制器，具有高度
基于 CYUSB3014 USB3.0 总线开发技术
1.引言
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）以其无需配置、即插即
用等特性获得了广泛的应用。2004 年提出的 USB2.0 标准，传输速度最大能
够达到 480Mbps。但在
USB3.0 标准中，它的最大传输速度几乎是传统
口，如 SPI，I2C，UART 和 I2S 可以与外部设备进行通信。
FX3 具有一个可进行完全配置的并行通用可编程接口 GPIF II，它可
以与任何处理器、ASIC 或是 FPGA 连接。它可以轻松无缝地连接至多种常用

接口，比如异步 SRAM、异步和同步地址数据复用式接口、并行 ATA 等等。
3.1 DDR 模块设计 与 FPGA 相比，USB3.0 接口是一个高速的接收单元。在不同工作速 度的系统之间，数据缓存是不可或缺的部分，一般来说，使用 FIFO 基本可 以使各系统工作在自己的时钟频率下，而不需要反复的互相握手信号就能进 行数据的交流。本文设计的数据是保存在计算机上，由于各计算机的硬件配 置可能会不一样， 我们设计了 DDR2 虚拟 FIFO 模块来进行数据缓存，为批 量传输时能够提供足够的缓存，不用担心为缓存不够电脑来不及存取数据造 成数据丢失。 本系统选用两片 MT47H64M16HR，两片 DDR 并联控制总线和地址 总线，总存储容量达到 2Gbit，读写宽度都为 16bit，它具有丰富的资源，足 够满足本系统的需要。 3.2 USB3.0 接口设计 与 USB2.0 不同的是，USB3.0 在与计算机通讯时，它有自己专用的 数据通路，专用的数据发送线路和独立的数据接收线路，即图 3 中四线差分
集成的灵活特性，允许系统设计者将 USB3.0 添加至任何系统。本文采用的
是 FX3 系列 USB3.0 芯片 CYUSB3014
FX3 是完全兼容 USB3.0 V1.0 和 USB2.0 规范的，集成的 USB2.0
OTG 控制器允许芯片作为主从设备使用。另外，它还支持一些常用的外设接
EZ-USB
FX3 集成了 USB3.0 和 USB2.0 物理层（PHY）以及 32 位
ARM926EJ-S 微处理器，具有强大的数据处理能力，并可用于构建定制应用。
3.系统整体设计 本系统设计主要由软件部分和硬件部分组成。软件部分主要包括三大 部分：PC 机应用程序、FX3 固件程序 FPGA 程序。硬件部分主要由 FPGA、USB3.0 芯片和 DDR2 组成，硬件的系统框图如图 2 所示。本文主要 完成了硬件、PC 机应用程序和 FPGA 程序的设计。 FX3 固件程序使用的是 Cypress 的 SDK 开发包的固件程序。