FPGA和USB3.0通信知识记录(1)——基于特权同学图书《Xilinx FPGA伴你玩转USB3.0与LVDS》

发布日期:2023-12-30

大家好,我是新人,请多照顾!

我的毕业论文主题和特权同学《Xilinx FPGA伴你玩转USB3.0与LVDS》图书是相关的,所以在学习这本书的同时,做一个记录。

第一章:FPGA、USB和LVDS概述

1.1~1.4

都在介绍FPGA发展历史、应用领域和发展过程。

1.5 USB接口概述

(1)发展史:20世纪90年代末,计算机开始集成USB接口。USB1.1最高速度大12Mb/s;USB2.0最高480Mb/s;USB3.将文件传输速度提升到5Gb/s。而USB取而代之的是图1大家伙所做的事情——PC数据传输与外部设备。

图1

PS作者是新人,请多关注。很多知识记录并不详细,只是我自己的浅薄理解和理解。

(2)USB3.0概述:

①USB3.理论最大传输速率5Gb/s(500MB/s),这里的500MB/s并不是用5Gb/8=625MB,因为采用了10位传输模式,增加了一对纠错码,所以是500MB/s。但实际上,由于主控制芯片会分配和控制每个设备可支配的带宽USB设备应该不会达到理论的500MB/s。

②USB3.0支持全双工数据传输,同步全速地进行读写操作。之前的版本没有。USB3.0 5条线,2根发,2根收,1根地线。

PS作者是新人,请多关注。很多知识记录并不详细,只是我自己的浅薄理解和理解。

1.6 LVDS接口概述

PS特权学生提供的实验平台包括LVDS如果我当时学会了相关的例程,我会回来重新编辑LVDS的知识。


第二章:实验平台板级电路详细说明

2.一板级电路整体架构

PS图片来自特权同学的书,侵删!

2.2电源电路

书中强调了三个概念:LDO稳压器、DC/DC芯片,电源模块

PS我没有纠结的原则,只是从概念理解开始理解电源电路,放一些图片来体验电源电路的设计原则。图1为开发板电源电路的拓扑结构,图2为特权学生总结的电源电路设计原则。

图1

图2

2.3 FPGA时钟和复位电路

(1)晶振电路:

①例如50MHz要靠近有源晶振FPGA放置,输出连接到FPGA特殊时钟管脚,时钟线应尽可能短。

②需要考虑时钟电路的设计和选择。

③时钟电路PCB Laylout设计原则(印刷电路板布局)需要遵循。

(2)复位电路:

①复位电路的基本原理:电容在复位电路中的作用 - 中年二班 - 博客园 (cnblogs.com)

2.4 FPGA配置电路

(1)FPGA下载并配置示意图 如图1

图1

FPGA器件的JTAG专用引脚TCK、TMS、TDI、TDO用插座引出,和PC端Vivado实现了软件连接PC端到FPGA设备在线烧录,芯片固化配置。

(2)更多与配置相关的内容 如图2

图2

PS我是新人,请多照顾!图摘自特权同学的书,侵删!

①如图2所示M0_0、M0_1、M0_引脚分别连接到3.3V、GND、GND,即上电后从QSPI Flash固化代码启动运行。如果是JTAG在线配置FPGA时间(通常是我们jtag连接后,烧录后开始运行的状态会消失),不管是否M0_0、M0_1、M0_2如何设置,FPGA最新烧录的代码将优先运行。

②重配置:如上图2所示,INIT_B_0上拉至3.3V,PROGRAM_B_0连接按键S1,S按下时,重新加载配置代码。如图2所示 D指示灯亮起,表示配置已加载完成。

2.5~2.8FPGA供电电路、DDR3芯片电路、UART芯片电路和LVDS接口电路

2.9 USB3.0控制器FX3电路

(1)FX3与FPGA连接的结构以及相关代码

图1 

如图1是FPGA与FX3的接口,在这里我附上另外一个优秀博主的文章,和我们学习的内容相关。(6条消息) FPGA向SlaveFIFO中写入数据_zhang_ze1234的博客-CSDN博客_slavefifohttps://blog.csdn.net/zhang_ze1234/article/details/99723398?spm=1001.2101.3001.6650.8&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7ERate-8.pc_relevant_aa&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7ERate-8.pc_relevant_aa&utm_relevant_index=14

(2)FX3的启动模式

 详细参考AN76405EZ-USB™ FX3/FX3S boot options (infineon.com)https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN76405_-EZ-USB_FX3_FX3S_boot_options-ApplicationNotes-v12_00-EN.pdf?fileId=8ac78c8c7cdc391c017d0739984f5e27&utm_source=cypress&utm_medium=referral&utm_campaign=202110_globe_en_all_integration-application_note

 PS笔者是一个新人,请大家多多关照,知识记录很多并不细致,只是我自己粗浅的了解和理解。下一篇文章开始进行软件安装与配置。

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