EZ_USB salveFIFO

Posted 2020-09-11 嗜血的草

　　本文实现一种FPGA与PC通信的方法，采用USB2.0，即Cypress公司的EZ_USB FX2LP系列的CY7C68013A芯片。下面先介绍一下这款芯片。

　　CY7C68013A是一款含高速USB2.0协议及兼容的8051控制的USB2.0芯片。芯片内部含有16KB的RAM，不需要外加存储器就可以运行固件程序。内部的8051处理器的工作频率可以采用48MHz、24MHz、12MHz。芯片内部集成了4个FIFO，共4K字节。用户可以通过设置使其工作在Master或者Slave模式下。CY7C68013A内部有一个I2C接口用于连接外部的EEPROM，用户可以下载固件程序到EEPROM中，CY7C68013A上电会自动读取EEPROM中的程序到RAM中运行。芯片内部结构如图：

要从FPGA发送数据到PC上，一种简单的方法是配置成Slave mode，相当于直接向FIFO中写数据，在固件中配置数据自动转发到PC。下面先大概说一下固件程序中的配置：

void TD_Init(void)                 
{    
   CPUCS = ((CPUCS & ~bmCLKSPD) | bmCLKSPD1);//设置CPU时钟频率为48M

    //USBCS = Ox80;  //set high speed mode 添加此语句时工程编译不通过

    IFCONFIG = 0XCB;                                       //选择内部时钟频率为48M,FIFO/GPIF采用异步操作模式，SLAVE FIFO接口（外部主控制器）
    SYNCDELAY;                                             //同步延时

    REVCTL = 0X03;    //0x01                               //版本号
    SYNCDELAY;

    FIFOPINPOLAR = 0X00;                                //所有引脚为低电平有效
    SYNCDELAY;                                    
    
    FIFORESET = 0X80;                                      //对从主机发送的数据进行握手
    SYNCDELAY;

    FIFORESET = 0X02;                                   //复位FIFO
    SYNCDELAY;

    FIFORESET = 0X04;                                   //复位FIFO
    SYNCDELAY;
    
    FIFORESET = 0X06;                                   //复位FIFO
    SYNCDELAY;
    
    FIFORESET = 0X08;                                   //复位FIFO
    SYNCDELAY;

    FIFORESET = 0X00;                                   //保存操作
    SYNCDELAY;

    EP6CFG =0xE0;                                      //使能端点6，端点方向为输入，块传输方式，端点大小512字节，端点为4重缓冲
    SYNCDELAY;  

    EP6FIFOCFG = 0X0C;                                    // AUTOIN=1 ZEROLEN=1 WORDIDE=0 设置端点6为自动输入，选择总线数据宽度为8位
    SYNCDELAY;                                    

    PINFLAGSAB = 0X00;                                    //确定引脚FLAGA为EPX的PF标志，FLAGB为EPX的FF标志，FLAGC为EPX的EF标志///
    SYNCDELAY;                                    
    PINFLAGSCD = 0X00;                                     //确定引脚FLAGA为EPX的PF标志，FLAGB为EPX的FF标志，FLAGC为EPX的EF标志///
    SYNCDELAY;                                    

    
    PORTACFG = 0X40;                                  //PORTACFG.6=1 设置IOPA7为CS引脚    
    SYNCDELAY;                                    

    EP6AUTOINLENH = 0X02;                              //端点6 AUTOIN包长度高字节
    SYNCDELAY;                                    
    EP6AUTOINLENL = 0X00;                            //端点6 AUTOIN包长度高字节
    SYNCDELAY;  
    
    EP6BCH = 0x02;                                     //512byte///*
    SYNCDELAY;
    EP6BCL = 0x00;                                     //512byte///*
    SYNCDELAY;                      

    EP6FIFOPFH = 0X80;                                //端点6/SLAVE FIFO 可编程成级标志的高位（高速方式和全速方式）
    SYNCDELAY;                                        
    EP6FIFOPFL = 0X00;                               //端点6/SLAVE FIFO 可编程成级标志的高位（高速方式和全速方式) 
    SYNCDELAY;                                    

/*    OUTPKTEND =0X82;                                //启动OUT缓冲区
      SYNCDELAY;                                    
    OUTPKTEND =0X82;                                //启动OUT缓冲区
      SYNCDELAY;                                    
*/
      //AUTOPTRSETUP |= 0x01;                            //使能自动指针
        
    Rwuen = TRUE;       
        
}

void TD_Poll(void) // Called repeatedly while the device is idle
{

}

TD_Init()这个函数是初始化函数，上电执行一次。函数内部就是对寄存器的配置。在这里我们使用EP6作为输入端，FPGA将数据写入EP6，EP6自动转发数据到PC。配置FLAGB为满标志，这里作为EP6的满标志。
TD_Poll()这个函数是循环执行的函数，在里面可以进行一些操作，如进行端点数据的交换等。这里我们不用8051CPU处理数据，故可以为空。
配置好之后就可以去FPGA中向EP6(FIFO)写入数据。采用异步写入的方式，即使用slwr信号作为写入信号。下图为异步写的时序图：

可以看得出来这个时序很简单了，只要保证fd数据总线在slwr的上升沿保持稳定即可。

/* Generate USB read/write access request*/
always @(negedge Clk_5M or negedge reset_n)
begin
   if (~reset_n ) begin
      access_req<=1\'b0;
    end
   else begin
      if (usb_flagb & (bus_busy==1\'b0))     //EP6的FIFO不满，而且状态为idle
          access_req<=1\'b1;                             //USB写请求
      else 
          access_req<=1\'b0;
   end
end

  
/* Generate USB write command*/
always @(posedge Clk_5M or negedge reset_n)
  begin
   if (~reset_n) begin
         usb_fifoaddr<=2\'b10;
       usb_slcs<=1\'b0;        
         usb_sloe<=1\'b1;        
       usb_slrd<=1\'b1;    
         usb_slwr<=1\'b1;
       usb_fd_en<=1\'b0;    
        usb_state<=IDLE;         
   end        
   else begin
         case(usb_state)
        IDLE:begin
                    usb_fifoaddr<=2\'b10;    
                 i<=0;
                      usb_fd_en<=1\'b0;                      
                   if (access_req==1\'b1) begin                                   
                          usb_state<=EP6_GET_DATA;                //开始GET数据
                          bus_busy<=1\'b1;                       //状态变忙
                    end                
                 else begin
                       bus_busy<=1\'b0;          
                         usb_state<=IDLE;  
                      end     
        end      
          EP6_GET_DATA:begin
              if(i==8) begin                        
                  i<=0;    
                        usb_state<=EP6_GET_OVER;
                    //    data_reg<=shift_reg;                       //读取数据
                        data_reg<=oe_ranNum;
              end
              else begin                      
                      i<=i+1\'b1;
                  end
         end          
         EP6_GET_OVER:begin
              if(i==4) begin                        
                  i<=0;    
                     usb_fifoaddr<=2\'b10;                            
                        usb_state<=EP6_WR_CMD;
              end
              else begin                  
                      i<=i+1\'b1;
                  end
         end    
         EP6_WR_CMD:begin          
              if(i==8) begin
                  usb_slwr<=1\'b1;
                  i<=0;                            
                        usb_state<=EP6_WR_OVER;
              end
              else begin
                  usb_slwr<=1\'b0;    
                        usb_fd_en<=1\'b1;                     //数据输出                        
                      i<=i+1\'b1;
                  end
         end          
         EP6_WR_OVER:begin          
              if(i==4) begin
                  usb_fd_en<=1\'b0;
                      bus_busy<=1\'b0;
                  i<=0;                            
                        usb_state<=IDLE;
              end
              else begin          
                      i<=i+1\'b1;
                  end
         end
       default:usb_state<=IDLE;
       endcase
     end
  end  
  
assign usb_fd = usb_fd_en?data_reg:8\'bz; 

完成之后将.bit烧入FPGA中，打开Cyconsole，Options -->EZ-USB Interface,将Bulk Trans这一行的Pipe切换为Endpoint 6 IN，再单击Bulk Trans就可以看到FPGA的数据已经发送到PC啦！