隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，數(shù)字集成電路被廣泛應(yīng)用。通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是計算機與外圍設(shè)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(shè)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(jīng)成為目前最流行的外設(shè)接口標準。FPGA芯片是今后電子產(chǎn)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(jié)構(gòu)、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(qū)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(nèi)部程序的編寫以及USB固件的開發(fā)。結(jié)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(nèi)部結(jié)構(gòu)和各個引腳的功能，設(shè)計了關(guān)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(nèi)嵌的USB2.0的內(nèi)核價格昂貴，需要向生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)的CY7C68013芯片的結(jié)構(gòu)，以及其固件的開發(fā)基礎(chǔ)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(chǎn)品的開發(fā)提供了研究和生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
