USB IP核的設(shè)計和應(yīng)用
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此模塊是為了提高本IP核的可重用性而設(shè)計的。他主要包括WishBone總線接口、AMBA ASB總線接口和相應(yīng)的配置寄存器。若使用于WishBone總線結(jié)構(gòu)的SoC中，則在綜合前通過宏定義進行設(shè)置啟用WishBone總線接口，這樣整個USB IP核可以無縫接入WishBone總線結(jié)構(gòu)的SoC中。若使用于AMBA ASB總線結(jié)構(gòu)的SoC中，則在綜合前通過宏定義進行設(shè)置啟用AMBA總線接口無縫接入其SoC中。由于是在綜合前通過宏定義的，因此在實際綜合的時候，只會將宏定義的總線模塊綜合成實際電路，而不會兩個總線接口模塊都給綜合，節(jié)省資源。同時當(dāng)此IP核要應(yīng)用于其他的總線結(jié)構(gòu)SoC中，如Altera的Avalon總線，則只要根據(jù)此總線協(xié)議再設(shè)計一個總線接口模塊，在綜合時啟用此總線接口模塊就可以將此IP核直接應(yīng)用于此SoC中。因此本USB IP核對于不同總線的SoC利用總線適配器使具體較強靈活性，可重用性強。本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/202706.htm
4 FPGA驗證
本USB IP核已經(jīng)應(yīng)用于一款數(shù)據(jù)采集單芯片系統(tǒng)中。因此在進行FPGA驗證時，是將此IP核嵌入于此單芯片系統(tǒng)中進行的。此單芯片系統(tǒng)中嵌入UART模塊可與PC機的串口進行通信，此系統(tǒng)中的增強型8051MCU核對整個USB IP核進行相應(yīng)的控制。FPGA驗證采用了Xilinx公司的ISE集成開發(fā)環(huán)境，在調(diào)試的過程中用了ChipSeope Pro軟邏輯分析儀。硬件平臺用Xilinx公司的Virtex4系列中XC4VLX60器件。
整個過程如下：
(1)USB從設(shè)備與PC機的USB接口連接，此時USB從設(shè)備要完成設(shè)備枚舉的過程。
(2)設(shè)備枚舉完成PC機會提示驅(qū)動程序還沒有裝，要求加載驅(qū)動程序在PC機上加驅(qū)動程序，USB的驅(qū)動程序直接與PC機的操作系統(tǒng)聯(lián)系，項目中的USB接口是在Windows XP操作系統(tǒng)中調(diào)試的。
(3)在驅(qū)動程序加載完成后，PC機會提示“現(xiàn)在可以正常通訊”，表明現(xiàn)在可以利用USB的應(yīng)用層軟件進行通信了。
(4)將數(shù)據(jù)從PC機的應(yīng)用層輸入，通過USB接口發(fā)給嵌入USB IP核的數(shù)據(jù)采集SoC芯片，然后通過其中的SoC中UART將數(shù)據(jù)返回給PC機，經(jīng)過比較兩者數(shù)據(jù)完全相同，驗證表明了此IP核的正確。
圖5是在進行IP核FPGA驗證時，設(shè)備枚舉階段PC的USB主機發(fā)送給USB IP核的幀開始(SOF)包。
fs_clk為從PC機發(fā)過來的比特流恢復(fù)過來的12 MHz的時鐘信號。rx_data表示收到的數(shù)據(jù)，如圖5所示在rx_valid高電平時，表明收到的rx_data是有效的，從圖中可以看出收到了十六進制數(shù)“A5―43―85”，此包正是PC機發(fā)給USB IP核的SOF包。rxdp和rx_dn是串口接口引擎模塊中的信號，他經(jīng)過一個三態(tài)門與圖1所示的D+和D一相連接。由圖中可以看出，在“85”收到時，rxdp和rx_dn的波形表明收到了PC機發(fā)過來的兩個fS_clk時鐘周期的SE0”表示包結(jié)束的信號。
5 結(jié) 語
本USB IP核在設(shè)計時，充分考慮到可重用性，其USB端點可進行相應(yīng)的配置和擴展。同時針對目前SoC中常用的WishBone總線和AMBA ASB總線結(jié)構(gòu)設(shè)計了總線適配器，在綜合前進行相關(guān)的宏定義就可以無縫接入SoC中。本USB IP核在實際項目中，與MCU核以及其他的IP核集成于一款數(shù)據(jù)采集SoC芯片中，該數(shù)據(jù)采集SoC已經(jīng)處于版圖后仿真階段，即將流片。
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