EZ-USB? FX5 DVK (KIT_FX5_FMC_001) 套件開發指南

在當今的電子技術領域，視頻和音頻的高速、穩定傳輸是眾多應用的關鍵需求。EZ-USB? FX5 DVK (KIT_FX5_FMC_001) 套件為我們提供了一個強大的解決方案，可實現視頻和音頻通過 USB 接口無縫流式傳輸到主機。今天，我們就來深入了解一下這個套件。

文件下載：Infineon Technologies EZ-USB? FX5開發套件 (DVK).pdf

一、套件概述

EZ-USB? FX5 DVK (KIT_FX5_FMC_001) 套件基于英飛凌的 EZ-USB? FX5 USB 3.2 Gen 1 設備控制器（CYUSB3084 - BZXI），借助現成的 FPGA 附加板和攝像頭模塊，能將視頻和音頻流暢地傳輸到 USB 主機。EZ-USB? FX5 是一款面向相機、視頻、成像和數據采集市場的 5 Gbps 外設控制器，具有雙 Arm? Cortex? - M4 和 M0 + 核心 CPU、512 KB 閃存、128 KB SRAM、128 KB ROM 等豐富資源，還支持 USB Type - C 插頭方向檢測和翻轉復用功能，無需外部邏輯。

該套件的主要特點包括：

• 實現視頻和音頻向 USB 主機的無縫流式傳輸。
• 支持 USB 總線供電和自供電操作。
• 板載穩壓器。

二、套件內容與資料獲取

2.1 套件內容

2.2 資料下載

可從 EZ - USB? FX5 套件網頁下載 KIT_FX5_FMC_001 套件文檔和硬件設計文件，包括快速入門指南、套件用戶指南、發行說明，以及原理圖、物料清單（BOM）和布局文件等。

三、基板詳情與特點

3.1 基板詳情

EZ - USB? FX5 基板有清晰的布局，從頂部和底部視圖可以看到各個組件的分布。

3.2 基板特點

• 控制器：采用 EZ - USB? FX5 控制器，具備強大的數據處理和傳輸能力。
• 閃存：配備兩個 QSPI SPI 閃存，用于存儲程序和數據。
• 穩壓器：板載 1.8 V 和 3.3 V DC - DC 開關穩壓器，為系統提供穩定的電源。
• 啟動模式開關：可選擇 USB 啟動或 SPI 啟動模式。
• 連接器：具有 FMC - HPC 夾層連接器，用于連接 FPGA 板；40 針 GPIO 頭，可連接 GPIO 附件板；SS USB 端口，支持高達 5 Gbps 的數據傳輸；FS USB 端口，用于數據記錄。

四、軟件安裝

4.1 下載 SDK

從 EZ - USB? FX5 套件網頁下載 EZ - USB? FX5 SDK。

4.2 安裝軟件

• EZ - USB? 控制中心：從網頁下載并安裝該應用程序，可能需要管理員權限。
• Pleora eBUS Player：用于 USB3Vision（U3V）視頻流，需根據系統版本（Windows 64 位或 32 位）下載并安裝。

五、系統設計

5.1 頂層硬件設計

EZ - USB? FX5 DVK 的框圖展示了其整體架構，各組件協同工作，實現視頻和音頻的傳輸。

5.2 設計細節

5.2.1 USB - C SS 連接器（J2）

套件通過該連接器與 PC 連接，由 USB 總線供電，PC 的 USB3 端口可通過 VBUS 提供最大 5 V、3 A 的電源。該連接器經過 USB - IF 認證，并配備 TVS 二極管用于 ESD 保護。

5.2.2 模式選擇開關（SW2）

用于選擇 EZ - USB? FX5 上電時的啟動模式，有 USB 啟動和內部閃存啟動兩種模式。

5.2.3 電源供應

套件由總線供電，可通過移除連接器 J1 引腳 1 - 2 的跳線斷開主機 PC 的 VBUS 供應。板上有兩個英飛凌的 IR3883MTRPBF 穩壓器，分別產生 3.3 V 和 1.8 V 的電壓。同時，跳線 J9、J10、J12 和 J13 可用于切換 VDDIO 電源電壓。

5.2.4 EZ - USB? FX5（U1）

作為 5 Gbps 設備控制器，支持 UVC、UAC、U3V 和 USB 廠商類協議，旨在通過現成的 FPGA 附加板和攝像頭模塊將視頻和音頻無縫流式傳輸到 USB 主機。

5.2.5 QSPI 閃存（U6，U7）

兩個 256 Mb 的 QSPI 閃存設備，用于存儲 FPGA 二進制文件。

5.2.6 FMC HPC 夾層連接器（J8）

用于連接 FPGA 附加板，是一個 400 針、1.27 mm 間距的連接器，支持 ANSI/VITA 57 標準。

5.2.7 GPIO 接口連接器（J5）

可連接 GPIO 附件板，將 EZ - USB? FX5 的低速外設信號引出，方便連接外部模塊。

5.2.8 USB - C 全速連接器（J3）

用于設備編程和調試，外部編程器或調試器通過該連接器與設備的串行線調試（SWD）或 JTAG 接口引腳通信。

5.2.9 SWD 頭（J6）

可用于對 EZ - USB? FX5 設備進行編程，也可用于 JTAG 操作和邊界掃描操作。

5.2.10 晶體（Y1）

為 EZ - USB? FX5 提供 24 MHz 的時鐘信號，頻率公差為 ±10 ppm，驅動電平為 100 μW。

5.2.11 LED（USER_LED，PWRON）

• LED1（用戶 LED）：綠色 LED，連接到 EZ - USB? FX5 的 GPIO5，用于固件調試。
• LED2（PWR ON）：上電時發光，指示 3.3 V 電源已開啟。

六、套件編程

6.1 編程步驟

1. 按照 SDK 用戶指南，構建要在套件上編程的代碼示例項目。
2. 從安裝目錄打開 EZ - USB? FX 控制中心應用程序。
3. 通過套件提供的 USB - C 電纜將 EZ - USB? FX5 DVK 連接到 PC。
4. 按住 PMODE 開關（SW2），按下 RESET 開關（SW3）重置設備，然后釋放 PMODE 開關（SW2）。
5. 等待 EZ - USB? FX 控制中心實用工具檢測到引導加載程序。
6. 點擊“FX3G2 USB BL”>“Program”>“Internal Flash”。
7. 導航到代碼示例項目的 EZ - USB FX5 Release PackageSDKout 文件夾，選擇要編程的十六進制文件并點擊“Open”。
8. 等待編程完成，觀察日志窗口中的 EZ - USB? FX5 設備分離消息。

七、運行應用程序

7.1 查看 UVC 輸出

1. 按照 SDK 用戶指南的說明構建 uvc_inmem 項目。
2. 按照“編程用戶應用程序”部分的步驟，用生成的十六進制文件對 EZ - USB? FX5 進行編程。
3. 打開 Windows 設備管理器，驗證 EZ - USB? FX5 攝像頭是否列出。
4. 打開 Windows 相機應用程序，點擊翻轉相機選項，確保設置窗口中選擇的分辨率為 3840X2160，觀察視頻流。在 USB 3.2 Gen 1 主機上，幀率約為 30 fps，可通過連接 J3 到 PC 的 USB - C FS 電纜，在串行終端（如 Tera Term）上查看調試日志。

7.2 查看 U3V 輸出

1. 按照 SDK 用戶指南的說明構建 u3v_inmem 項目。
2. 按照“編程用戶應用程序”部分的步驟，用生成的十六進制文件對 EZ - USB? FX5 進行編程。
3. 檢查設備管理器中的 USB 枚舉情況。
4. 打開 eBus Player 應用程序，選擇/連接可用設備（如 FX3G2），點擊“OK”。
5. 點擊播放按鈕，觀察視頻流。內部彩條的流傳輸幀率最高可達約 30 fps。

八、故障排除

如果 EZ - FX? 控制中心未檢測到 EZ - USB? FX5 設備，可按以下步驟操作：

1. 按住 PMODE 開關（SW2）。
2. 重置 EZ - USB? FX5（按下 RESET 開關 SW1 并釋放或對套件進行電源循環）。
3. 延遲后釋放 PMODE 開關。

若還有其他問題，可在英飛凌技術支持頁面創建支持請求。

EZ - USB? FX5 DVK (KIT_FX5_FMC_001) 套件為視頻和音頻傳輸應用提供了一個全面且強大的解決方案。通過本文的介紹，相信大家對該套件的使用有了更深入的了解。在實際應用中，你是否遇到過類似套件的使用難題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。