如何在FTDI FT2232H上使用快速串行模式

描述

快速串行概述

FTDI FT2232H 快速串行接口使用以下 4 個引腳：

• FSDI，輸入，數(shù)據(jù)，接收串行數(shù)據(jù)
• FSCLK，輸入，來自 FSDI 和 FSDO 的串行數(shù)據(jù)時鐘
• FSDO，輸出，從 FT2232H 輸出的串行數(shù)據(jù)
• FSCTS，輸出，驅(qū)動為低電平以指示 FT2232H 我們準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)

詳細(xì)時序圖在 FTD223H 芯片 4.8.1 節(jié)的數(shù)據(jù)表中。

CYC1000 FPGA 引腳輸出到 FT2232H

CYC1000上的 Cyclone 10LP FPGA使用以下引腳連接到 FT2232H 芯片：

• FSDI 連接到引腳 R7
• FSCLK 連接到引腳 T7
• FSDO 連接到引腳 M8
• FSCTS 連接到引腳 M8。

必須通過更改 EEPROM 在 FT2232H 中啟用串行模式

要啟用快速串行模式，需要將端口 B 更改為使用 OPTO 隔離，附件是使用 FTDI 編程器進(jìn)行更改的屏幕截圖。

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現(xiàn)在，CYC1000 串行接口將使用快速串行硬件握手，而不是標(biāo)準(zhǔn)的兩針串行。PC端使用Linux Ubuntu 18.04，無需加載任何驅(qū)動，通過ttyUSBx即可訪問接口。

Quartus 精簡版 18.1

加載快速串行項目，從菜單文件-> 打開項目-> fast_serial.qpf

加載項目

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從菜單中選擇 tools->platform designer->select avalon_fast_serial.qsys

加載平臺設(shè)計

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加載平臺設(shè)計器文件后，將顯示 Avalon Bus。

以下是每個塊的說明：

• Master 是與每個 slave 通信的 Avalon 總線 master。
• in_bytes_to_packets：將來自 Fast Serial rx_module.v 模塊的字節(jié)放入流中以轉(zhuǎn)發(fā)給 Master
• out_bytes_to_packets：從 Master 獲取流并轉(zhuǎn)換為 Fast Serial tx_module.v 的字節(jié)流
• led_gpio_slave：是 Avalon Memory mapped slave to Master。地址為 0x0 到 0x3F。
• sysid_qsys_0：是 Master 的 Avalon Memory mapped slave。有兩個寄存器，系統(tǒng) ID，硬編碼為 0x112233。和時間戳。

快速串行verilog代碼

Fast Serial有3個基本模塊，

• clock_fastserial.v：將 clk 除以 2。
• rx_fastserial.v：使用 FT2232H 的 FSDO 和 FSCLK 引腳為 Avalon 字節(jié)流接口創(chuàng)建字節(jié)接口。
• tx_fastserial.v：FSCTS、FSDI 和 FSCLCK 引腳，用于創(chuàng)建字節(jié)接口數(shù)據(jù)包到字節(jié)流接口，以將字節(jié)傳輸回 PC

Avalon字節(jié)流包說明

第 43 節(jié) Avalon -St to Packets 和 Packets to Bytes Converter Cores 描述了字節(jié)流。

這是一個基本描述，數(shù)據(jù)包使用編碼字節(jié)流，因此任何保留的字節(jié)都會使用轉(zhuǎn)義序列進(jìn)行編碼。該幀具有 SOP、數(shù)據(jù)包開始 0x7A、EOP 數(shù)據(jù)包結(jié)束 0x7B 和通道 0x7B。這是從手冊中摘錄的：

如果內(nèi)核源接口上的 endofpacket 信號被置位，則內(nèi)核會在數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)之前插入一個數(shù)據(jù)包結(jié)尾 (0x7b)。

如果內(nèi)核源接口上的通道信號在數(shù)據(jù)包中更改為新值，則內(nèi)核會插入一個通道號指示器 (0x7c)，后跟新通道號。

如果數(shù)據(jù)字節(jié)是特殊字符，內(nèi)核會插入一個轉(zhuǎn)義符 (0x7d)，然后是與 0x20 異或的數(shù)據(jù)。

加載FPGA

從菜單中選擇 Tools -> Programmer 應(yīng)該會出現(xiàn)以下對話框。使用開始按鈕將圖像加載到 FPGA RAM 中。

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Python 示例

在 python 目錄中是一個示例應(yīng)用程序，用于獲取 FPGA ID 和切換 LED。需要安裝serial_asyncio 。

在控制臺：python3 avalon_loopback_serial.py

LED 應(yīng)遞增。

提高 tty 的性能

setserial /dev/ttyUSBx low_latency

x CYC1000 連接的 USB 設(shè)備，例如，我的是 /dev/ttyUSB0 所以命令是：

setserial /dev/ttyUSB0 low_latency

這在 FT2232H 中使用較低的定時器延遲定時器來增加 FIFO 的消耗。由于命令小于 512 字節(jié)（高速 USB 的最小 USB 數(shù)據(jù)包大?。?，定時器將到期以發(fā)送數(shù)據(jù)。定時器可以設(shè)置為0，所以每微幀發(fā)送一次數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步提高性能，使用 libftdi1 和 C，我仍在努力提高性能，并解決幾個錯誤，但能夠?qū)崿F(xiàn)約 180us 的往返。

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