【紫光同创国产FPGA教程】【第二十八章】USB双向测速例程
本原创教程由芯驿电子科技（上海）有限公司（alinx）创作，版权归本公司所有，如需转载，需授权并注明出处（http://www.alinx.com）。 适用于板卡型号：
pgl22g
1. 简介 本教程介绍如何使用ftdi公司的ft232h驱动芯片进行usb数据传输，文中从底层fpga、驱动层固件（ft232h固件）及上位机测试软件设计方面阐述了usb开发的整个流程。
2. 实验原理 2.1 ft232h原理介绍
ft232h是由ftdi公司生产的单路usb2.0驱动芯片，usb速度高达480mb/s，支持转uart或fifo模式，并可配置成多种工业串行或并行接口：
（1）可配置成uart接口；
（2）ft245同步fifo接口；
（3）ft245风格异步fifo接口；
（4）同步或异步bit-bang接口；
（5）mpsse接口；
（6）fast串口；
（7）cpu风格fifo接口；
（8）ft1248接口。
在本实验中配置成ft245同步fifo接口。下面是ft232h的内部结构图。
2.2 硬件原理图
如下为ax7035/ax7050开发板的usb部分原理图，usb驱动芯片采用ft232hl，配置为ft245 fifo模式，通过与93lc56存储芯片相连，将ft232hl配置为ft245 fifo模式的信息存储于芯片中。
ax7050 usb部分原理图ax7035 usb部分原理图
2.3 ft245 fifo接口引脚
如下表所示为ft245 fifo接口，adbus为并行接口，供fpga使用，rxf#，txe#为ft232h输出信号，用于通知fpga是否可读可写，rd#，wr#为读写输入信号，由fpga控制，clkout为输出时钟60mhz，oe#为输出全能，需要在rd#有效之前至少提前一个时钟周期。
2.4 ft245 fifo时序
下图为ft245 fifo模式时序图，读时序中，首先ft232h将rxf#拉低，此时可以读取fifo里的数据，fpga可将oe#先拉低，过至少一个时钟周期，再将rd#拉低，在clkout上升沿采集数据；写时序中，ft232h将txe#拉低，表示现在可写，fpga可将wr#拉低，在clkout上升沿写入数据。
3. 程序设计 程序设计比较简单，功能实现为将从ft232h的读fifo中读取的数据存储到双口ram中，再将数据从ram读取出来发送到ft232h的写fifo中，实现数据的环通。代码实现根据前面所讲的时序图，实现其功能即可。
代码中采用了简单的状态机，首先在idle状态下判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，进入read状态，开始读取ft232h的数据，并存入ram中，如果ft_rxf_n拉高，进入idle状态；否则判断ft_txe_n是否为0并且ram空间不为空，进入write状态，将ram数据写入ft232h，如果ft_txe_n拉高或者ram空了，进入idle状态。
引脚名称 功能描述
ft_clk ft232h时钟，clkout频率60mhz
rst 复位信号，高电平有效
ft_rxf_n rxf# ft232h fifo可以读，低电平有效
ft_txe_n txe# ft232h fifo可以写，低电平有效
ft_oe_n oe# 输出使能，低电平有效
ft_rd_n rd# 读信号，低电平有效
ft_wr_n wr#写信号，低电平有效
ft_data ft232h数据端口，8位位宽，双向io
4. 实验流程 4.1 安装ftdi d2xx driver
在05_芯片手册\ft232h文件夹中可以找到cdm v2.12.28 whql certified_x64.zip，将其解压。
取出开发板，连接上开发板的usb接口，打开电源
打开设备管理器，出现新设备，右键点击更新驱动程序软件
点击浏览计算机以查找驱动程序软件
点击浏览找到解压的文件夹，点击确定，并点击下一步。
成功安装驱动后如下图：
可以看到出现 usb serial converter设备
4.2 实验现象
将程序下载到fpga中，找到上位机测速软件，打开软件
选择usb设备，点击开始按钮
可以看到读写速度在40mb/s附近变动，点击暂停按钮可停止测速。
有些同学想要看看usb传输的数据，在这里我们提供 了“usb测试工具“，工具在下图中位置：
操作如下：
1）首先确保程序（与测速软件一致）已下载到fpga中，连接好usb线，找到上位机测速软件并打开，在选择设备下拉框里找到usb 设备， 如果没有显示 usb 设备， 点击“刷新” 按钮 之后选择好设备， 点击“打开” 按钮。如下图：
2）在数据输入框输入十六进制数据， 再点击发送， 可以在显示窗口看到发送和接收的数据， 进行数据对比， 验证正确性。
在这里需要注意下：发送数据需要为偶数个，否则上位机会截取偶数个数据发送， 如下图， 最后一个数据 f 并没有发送出去。
3）“刷新” 按钮类似于关闭端口， 点击“刷新” 按钮后， 发送数据， 不会有反应， 需要点击
“打开” 按钮打开 usb 设备。
5. 总结 本实验介绍了ft232h芯片ft245 fifo模式的读写测速，大家可以结合各自的应用编写上位机程序实现所需功能。
可穿戴设备的5大预测：从医疗到运动教练
荣耀跃升中国冰雪科技助力赞助商，荣耀平板V7系列征战冰雪赛场
基于DSP的1553B总线通讯检测仪的设计
借鉴海外巨头IIoT转型案例,关注先发优势和高市场渗透率的投资标的
高通CEO带你窥探5G未来10年之路
【紫光同创国产FPGA教程】【第二十八章】USB双向测速例程
M1 MacBook无法禁用电池健康管理功能
一篇文章带您读懂工业机器人的设计过程
联合索引的最左匹配原则
5G手机的普及速度进一步加快 价格战也将提前打响
数控机床中的交流主轴驱动分析
滨松InGaAs相机在光波导领域的应用案例
工业机器人发展趋势分析 价格将至10万将加大普及度
最常见三相异步电机自锁接线图分析
纯电动汽动力总成系统选型匹配计算方法研究
人工智能的发展道路任重而道远
量旋科技宣布完成2000万元A+轮股权投资
无人机空中移动性管理分布式控制框架
芯片通信的革命：世界最小纳米激光发射器问世
5G的商用价值主要体现在哪里
pgl22g
1. 简介 本教程介绍如何使用ftdi公司的ft232h驱动芯片进行usb数据传输，文中从底层fpga、驱动层固件（ft232h固件）及上位机测试软件设计方面阐述了usb开发的整个流程。
2. 实验原理 2.1 ft232h原理介绍
ft232h是由ftdi公司生产的单路usb2.0驱动芯片，usb速度高达480mb/s，支持转uart或fifo模式，并可配置成多种工业串行或并行接口：
（1）可配置成uart接口；
（2）ft245同步fifo接口；
（3）ft245风格异步fifo接口；
（4）同步或异步bit-bang接口；
（5）mpsse接口；
（6）fast串口；
（7）cpu风格fifo接口；
（8）ft1248接口。
在本实验中配置成ft245同步fifo接口。下面是ft232h的内部结构图。
2.2 硬件原理图
如下为ax7035/ax7050开发板的usb部分原理图，usb驱动芯片采用ft232hl，配置为ft245 fifo模式，通过与93lc56存储芯片相连，将ft232hl配置为ft245 fifo模式的信息存储于芯片中。
ax7050 usb部分原理图ax7035 usb部分原理图
2.3 ft245 fifo接口引脚
如下表所示为ft245 fifo接口，adbus为并行接口，供fpga使用，rxf#，txe#为ft232h输出信号，用于通知fpga是否可读可写，rd#，wr#为读写输入信号，由fpga控制，clkout为输出时钟60mhz，oe#为输出全能，需要在rd#有效之前至少提前一个时钟周期。
2.4 ft245 fifo时序
下图为ft245 fifo模式时序图，读时序中，首先ft232h将rxf#拉低，此时可以读取fifo里的数据，fpga可将oe#先拉低，过至少一个时钟周期，再将rd#拉低，在clkout上升沿采集数据；写时序中，ft232h将txe#拉低，表示现在可写，fpga可将wr#拉低，在clkout上升沿写入数据。
3. 程序设计 程序设计比较简单，功能实现为将从ft232h的读fifo中读取的数据存储到双口ram中，再将数据从ram读取出来发送到ft232h的写fifo中，实现数据的环通。代码实现根据前面所讲的时序图，实现其功能即可。
代码中采用了简单的状态机，首先在idle状态下判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，进入read状态，开始读取ft232h的数据，并存入ram中，如果ft_rxf_n拉高，进入idle状态；否则判断ft_txe_n是否为0并且ram空间不为空，进入write状态，将ram数据写入ft232h，如果ft_txe_n拉高或者ram空了，进入idle状态。
引脚名称 功能描述
ft_clk ft232h时钟，clkout频率60mhz
rst 复位信号，高电平有效
ft_rxf_n rxf# ft232h fifo可以读，低电平有效
ft_txe_n txe# ft232h fifo可以写，低电平有效
ft_oe_n oe# 输出使能，低电平有效
ft_rd_n rd# 读信号，低电平有效
ft_wr_n wr#写信号，低电平有效
ft_data ft232h数据端口，8位位宽，双向io
4. 实验流程 4.1 安装ftdi d2xx driver
在05_芯片手册\ft232h文件夹中可以找到cdm v2.12.28 whql certified_x64.zip，将其解压。
取出开发板，连接上开发板的usb接口，打开电源
打开设备管理器，出现新设备，右键点击更新驱动程序软件
点击浏览计算机以查找驱动程序软件
点击浏览找到解压的文件夹，点击确定，并点击下一步。
成功安装驱动后如下图：
可以看到出现 usb serial converter设备
4.2 实验现象
将程序下载到fpga中，找到上位机测速软件，打开软件
选择usb设备，点击开始按钮
可以看到读写速度在40mb/s附近变动，点击暂停按钮可停止测速。
有些同学想要看看usb传输的数据，在这里我们提供 了“usb测试工具“，工具在下图中位置：
操作如下：
1）首先确保程序（与测速软件一致）已下载到fpga中，连接好usb线，找到上位机测速软件并打开，在选择设备下拉框里找到usb 设备， 如果没有显示 usb 设备， 点击“刷新” 按钮 之后选择好设备， 点击“打开” 按钮。如下图：
2）在数据输入框输入十六进制数据， 再点击发送， 可以在显示窗口看到发送和接收的数据， 进行数据对比， 验证正确性。
在这里需要注意下：发送数据需要为偶数个，否则上位机会截取偶数个数据发送， 如下图， 最后一个数据 f 并没有发送出去。
3）“刷新” 按钮类似于关闭端口， 点击“刷新” 按钮后， 发送数据， 不会有反应， 需要点击
“打开” 按钮打开 usb 设备。
5. 总结 本实验介绍了ft232h芯片ft245 fifo模式的读写测速，大家可以结合各自的应用编写上位机程序实现所需功能。
可穿戴设备的5大预测：从医疗到运动教练
荣耀跃升中国冰雪科技助力赞助商，荣耀平板V7系列征战冰雪赛场
基于DSP的1553B总线通讯检测仪的设计
借鉴海外巨头IIoT转型案例,关注先发优势和高市场渗透率的投资标的
高通CEO带你窥探5G未来10年之路
【紫光同创国产FPGA教程】【第二十八章】USB双向测速例程
M1 MacBook无法禁用电池健康管理功能
一篇文章带您读懂工业机器人的设计过程
联合索引的最左匹配原则
5G手机的普及速度进一步加快 价格战也将提前打响
数控机床中的交流主轴驱动分析
滨松InGaAs相机在光波导领域的应用案例
工业机器人发展趋势分析 价格将至10万将加大普及度
最常见三相异步电机自锁接线图分析
纯电动汽动力总成系统选型匹配计算方法研究
人工智能的发展道路任重而道远
量旋科技宣布完成2000万元A+轮股权投资
无人机空中移动性管理分布式控制框架
芯片通信的革命：世界最小纳米激光发射器问世
5G的商用价值主要体现在哪里