隨著科學技術水平的不斷提高,數(shù)字集成電路被廣泛應用。通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是計算機與外圍設備互連的標準接口之一,是一種點對點的通信接口,可同時支持多個外圍設備。USB2.0規(guī)范的通信速率非常高,其峰值可達480Mbit/s,使得它已經成為目前最流行的外設接口標準。FPGA芯片是今后電子產品發(fā)展的趨勢,帶有USB接口的FPGA系統(tǒng)將有很好的市場需求和發(fā)展前景。
論文主要從研究FPGA的結構、Xilinx公司Spartan3F系列中的XC3S400的引腳功能、了解FPGA開發(fā)流程、熟悉USB2.0的通信協(xié)議以及驅動的一些基本知識入手,目的是完成帶有USB接口的FPGA的PCB板的制作和FPGA內部程序的編寫以及USB固件的開發(fā)。結合了Cypress公司的上位機,開發(fā)了基于USB接口的FPGA和PC機通信系統(tǒng),能夠進行數(shù)據(jù)傳輸。論文研究了Xilinx的3S400芯片的內部結構和各個引腳的功能,設計了關于Xilinx的3S400最小系統(tǒng)電路圖,在Xilinx的FPGA的開發(fā)環(huán)境,編寫了FPGA的代碼。由于FPGA內嵌的USB2.0的內核價格昂貴,需要向生產FPGA的芯片廠商購買,因此論文選擇了外接USB芯片,雖然增加了PCB板的面積,但其開發(fā)成本較低,且技術成熟,大多數(shù)USB通信研究者進行廣泛研究。論文在詳細介紹了USB2.0的通信協(xié)議,Cypress公司生產的CY7C68013芯片的結構,以及其固件的開發(fā)基礎上,開發(fā)了基于FPGA的USB與PC機的通信系統(tǒng),該通信系統(tǒng)可以和上位機進行點對點的數(shù)據(jù)傳輸,為大批量的數(shù)據(jù)通信產品的開發(fā)提供了研究和生產的基礎。