基于FPGA的USB3.0回環(huán)傳輸測(cè)試方案

本文開(kāi)源一個(gè)FPGA項(xiàng)目： USB3.0 LoopBack ?；贔PGA的USB3.0通信方案有很多，其中非常好用的一款USB3.0芯片是 FT600/601Q 。

下面介紹一下這款FT600/601Q芯片的技術(shù)參數(shù)，控制信號(hào)、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序等，并利用官方提供的上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)回環(huán)測(cè)試。

FT600/601Q芯片

芯片技術(shù)參數(shù)

• FT600&601Q芯片是FT最新推出的USB3.0 to FIFO interface IC，實(shí)現(xiàn)USB3.0與16/32bit并行IO接口之間的數(shù)據(jù)傳輸；
• USB通信協(xié)議全部由芯片驅(qū)動(dòng)自行完成，開(kāi)發(fā)者無(wú)須考慮USB底層固件的編程；
• 支持USB3.0（5Gbps），向下兼容USB2.0（480Mbps and 12Mbps）傳輸；
• 支持2種FIFO傳輸協(xié)議，最大傳輸可達(dá)400MB/s；
• 高達(dá)8個(gè)可配置Endpoint；
• 芯片內(nèi)部有16K字節(jié)的緩沖區(qū)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的大吞吐量操作；
• 支持遠(yuǎn)程喚醒功能；
• 芯片支持多種IO電壓：1.8V，2.5V，3.3V，
• 通過(guò)16bit或32bit并行數(shù)據(jù)線和讀寫(xiě)狀態(tài)、控制線RXF、TXE、RD、WR，加上時(shí)鐘CLK，使能OE信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)與CPU、FPGA的數(shù)據(jù)傳輸；
• 工業(yè)級(jí)芯片，工作溫度范圍-40~85℃。

芯片內(nèi)部架構(gòu)

極簡(jiǎn)外圍電路設(shè)計(jì)

讀寫(xiě)模式&時(shí)序

FT600/601Q常用讀寫(xiě)模式為245 Synchronous FIFO模式和Multi Channel FIFO模式，本工程以芯片默認(rèn)的245 Synchronous FIFO模式為例。

FT600/601Q讀寫(xiě)模式是通過(guò)GPIO0和GPIO1進(jìn)行配置，具體配置方法如下圖所示：

245 Synchronous FIFO模式讀寫(xiě)時(shí)序也非常簡(jiǎn)單，當(dāng)RXF_N信號(hào)拉低時(shí)， 通知FPGA開(kāi)始讀任務(wù)，當(dāng)TXE_N信號(hào)拉低時(shí)，通知FPGA開(kāi)始寫(xiě)任務(wù)：

• 245 Synchronous FIFO模式讀時(shí)序

• 245 Synchronous FIFO模式寫(xiě)時(shí)序

回環(huán)傳輸測(cè)試

采用官方提供的FT600 Data Loopback Demo App上位機(jī)軟件進(jìn)行 數(shù)據(jù)回環(huán)測(cè)試 ，每次讀寫(xiě)4096字節(jié)數(shù)據(jù)，結(jié)果如下圖所示：

在Vivado工程中通過(guò)添加在線邏輯分析儀模塊查看相關(guān)信號(hào)：

另外，還可以采用官方提供的FT600 Data Streamer Demo App上位機(jī)軟件進(jìn)行Stream數(shù)據(jù)流傳輸測(cè)試，速度可以達(dá)到360MB/S左右：