首先來(lái)說(shuō)一下USB這個(gè)大家都知道的東西吧：
USB通用串行總線(xiàn)，是應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB接口具有傳輸速度快，可以廣泛地應(yīng)用在各類(lèi)的高速數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)中，相比于大家熟悉的串口數(shù)據(jù)傳輸要快出不知道多少倍了。
我們最常見(jiàn)的當(dāng)屬USB2.0和USB3.0，這兩個(gè)之間可以通用，但是也有區(qū)別：
1.USB3.0的速率是5Gbps，而USB2.0的速率是480Mbps。
2.從USB外觀上來(lái)看，USB2.0通常是白色或黑色，而USB3.0則改為藍(lán)色接口。
3.從USB插口引腳上來(lái)看，USB2.0采用4針腳設(shè)計(jì)，而USB3.0則采取9針腳設(shè)計(jì)，相比而言USB3.0功能更強(qiáng)大。
總結(jié)來(lái)說(shuō)就是USB2.0很通用，因?yàn)楹芏?a href="http://www.3532n.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦上可能沒(méi)有USB3.0的接口，但是一定有USB2.0的接口，而且USB2.0的傳輸速度也能滿(mǎn)足一般條件下的高速數(shù)據(jù)傳輸。
1.先附上所設(shè)計(jì)的實(shí)物圖（想要電路pcb文件咨詢(xún)博主），然后針對(duì)實(shí)物圖一點(diǎn)點(diǎn)展開(kāi)：
所選用的芯片是Cypress 公司的EZ－USB FX2 是世界上第一款集成USB2.0 的微處理器，它集成了USB2.0 收發(fā)器、SIE（串行接口引擎）、增強(qiáng)的8051 微控制器和可編程的外圍接口。FX2 這種獨(dú)創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到480MBit/s。在FX2中，智能SIE 可以硬件處理許多USB1.1 和USB2.0 協(xié)議，從而減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間
和確保了USB 的兼容性。該器件具有如下特性：
（1）內(nèi)嵌480MBit/s 的收發(fā)器，鎖相環(huán)PLL，串行接口引擎SIE集成了整個(gè)USB 2.0 協(xié)議的物理層。
（2）內(nèi)嵌可工作在48MHz 的增強(qiáng)型8051，該8051 控制器具有以下特征：
具有256Byte 的寄存器空間，兩個(gè)串口，三個(gè)定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指
針。
四個(gè)機(jī)器周期（工作在48MHz 下時(shí)為83.3ns）即組成一個(gè)指令周
期。
特殊功能寄存器（包括I/O 口控制寄存器）可高速訪(fǎng)問(wèn)。
應(yīng)用USB 向量中斷，具有極短的ISR 響應(yīng)時(shí)間。
只用作USB 事務(wù)管理，控制，不參與數(shù)據(jù)傳輸，較好地解決了
USB 高速模式的帶寬問(wèn)題。
（3） “軟配置”——USB 固件可由USB 總線(xiàn)下載，片上不需集成ROM。
（4） 擁有四個(gè)FIFO 接口，可工作在內(nèi)部或外部時(shí)鐘下。端點(diǎn)和FIFO 接口
的應(yīng)用使外部邏輯和USB 總線(xiàn)可高速連接。
（5） 一種單片USB 2.0 外設(shè)解決方案，不需要外部的協(xié)議物理層，F(xiàn)X2 把所有的功能集成在一個(gè)芯片上。
然后下面這幅圖片是FX2 控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（參照了小梅哥的圖片，在此安利一波小梅哥的FPGA，真的很好）。

對(duì)于FX2 來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)兩個(gè)不同的模式將 FX2 連接至 FPGA。這兩個(gè)模式分別為通用可編程接口（ GPIF）模式和從設(shè)備 FIFO 模式。
（1）GPIF 模式：在該模式下， FX2 作為外部系統(tǒng)的主設(shè)備使用，它所生成的所有控制信號(hào)用于對(duì)外部系統(tǒng)進(jìn)行讀和寫(xiě)操作。當(dāng)外部系統(tǒng)不能作為 FX2 的主設(shè)備（例如，圖像傳感器與 FX2 相連接的 USB 攝像機(jī)應(yīng)用）時(shí)，通常優(yōu)先使用 GPIF 模式。在這種情況下，接口實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜操作將由 FX2 執(zhí)行。
（2）從設(shè)備 FIFO 模式（通常所用的模式，注重了解）：在該模式下，連接至 FX2 的外部系統(tǒng)能夠生成讀和寫(xiě)控制信號(hào)，因此，它能作為FX2 的主設(shè)備使用。在基于FPGA 的應(yīng)用中，F(xiàn)X2 一般被配置為從設(shè)備 FIFO 模式。下圖為FX2 使用從設(shè)備FIFO 接口與外部FPGA 連接時(shí)的系統(tǒng)框圖。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，在從設(shè)備FIFO模式下，F(xiàn)X2 中的8051 固件只是配置Slave FIFO 相關(guān)的寄存器。配置完成之后FPGA就可以按照Slave FIFO 的時(shí)序與主機(jī)進(jìn)行通訊，通訊過(guò)程中不需要8051 固件。就相當(dāng)于FPGA控制一個(gè)外設(shè)（比如就像控制一個(gè)串口一樣簡(jiǎn)單）
通訊原理搞明白之后就是根據(jù)引腳設(shè)計(jì)電路，原理圖如下圖所示：

2.下面就介紹如何具體控制USB2.0模塊了：
Cypress 提供了一個(gè)基本的開(kāi)發(fā)工具包，供用戶(hù)開(kāi)發(fā)USB 應(yīng)用，名為ySuiteUSB3.4，網(wǎng)上關(guān)于USB2.0開(kāi)發(fā)的資料也有很多，包括安裝 FX2 的開(kāi)發(fā)軟件以及安裝USB2.0模塊的驅(qū)動(dòng)程序，并且很重要的是在使用FPGA 控制USB2.0模塊之前要對(duì) USB2.0 芯片燒寫(xiě)固件（不同的應(yīng)用模式下，所燒寫(xiě)的固件是不一樣的）。想要資料可以咨詢(xún)博主。
在配置完成之后可以通過(guò)官方網(wǎng)站提供的例程和上位機(jī)軟件，使用FX2 芯片上的8051 完成數(shù)據(jù)在OUT 和 IN 端點(diǎn)間的搬運(yùn)工作，在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中不需要有外部的設(shè)備（FPGA和STM32等控制器），通過(guò)USB2.0模塊內(nèi)部就可以完成數(shù)據(jù)的傳輸。但是實(shí)際工程中往往是將下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)USB2.0模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，所以只通過(guò)USB2.0模塊自身的數(shù)據(jù)回環(huán)實(shí)驗(yàn)是沒(méi)有多大意義的，所以接下來(lái)就介紹如何通過(guò)FPGA來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。
測(cè)試USB2.0模塊輔助了AD模塊（點(diǎn)擊這里），將AD模塊采集回來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA送到USB2.0模塊上，然后USB2.0模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，完成數(shù)據(jù)的高速采集，如下圖所示是程序的RTL視圖，從RTL視圖可以直觀地看到USB2.0模塊的使用方法：

其中關(guān)于讀取USB2.0模塊的數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)FPGA軟件中的Signal Tap II邏輯分析儀來(lái)進(jìn)行抓取，如圖所示：

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