带MUXIO接口的 USB3.0超高速控制器

T630芯片是方寸微电子自主研发的USB3.0超高速控制器,具有功能丰富、性能强劲、扩展性强等特点,可广泛应用于视频采集卡、工业采集卡、打印机、扫描仪、数字摄像机、工业照相机、医疗成像设备、测试和测量设备等众多产品中。

该芯片集成国产32位高性能RISC CPU,支持MUXIO、USB3.0、I2C、SPI、UART等多种接口,可快速在嵌入式主板上与FPGA/CPU进行对接通讯,作为USB3.0外扩芯片与PC或者服务器实现数据传输。同时该芯片提供完整的SDK供客户进行定制化开发,尤其针对典型应用场景提供了源码级方案支撑,可帮助客户缩短产品开发周期、降低整体开发成本,提升产品市场竞争力。

§ T630芯片主要特性

● 国产CPU核

集成32位国产CPU核;

最高工作频率200MHz;

内置16KB I/D Cache;

内置32KB DTCM;

● USB3.0 Device接口

支持一路USB3.0 Device接口速率5Gbps,向下兼容USB2.0/USB1.1;

支持控制/批量/中断传输类型;

支持9个端点;

● MUXIO接口

最大支持32位数据位宽;

支持FIFO Master/FIFO Slave/ SRAM Master/ADMUX Master四种工作模式;

● 其他资源

  2路最高波特率为3Mbit/s的UART接口;

1路支持主从模式I2C接口;

1路支持主从模式 SPI接口;

内置硬件DMA;

内置POR(Power on Reset)电路;

内置8个定时器;

内置中断控制器;

内置1个看门狗;

支持在线调试;

● 安全特性

支持温度检测;

每颗芯片具备全球唯一ID;

● 物理规格

Core电压为1.0V;

IO电压为3.3V;

支持BGA121封装;

工作温度0~70℃,-40~85℃;

§ 典型应用

T630在引脚及功能上可兼容CYUSB3014,在一些数据采集、视频监控等场景下可替代赛普拉斯CYUSB3014系列芯片的应用。

使用T630作为专用接口芯片,实现了一条由外部设备至主机端的高速双向数据传输通路。

T630通过USB3.0接口与主机端相连接,可实现最多8个端点数据的传输;

T630通过MUXIO接口与FPGA连接,接口模式为FIFO Salve。

通路中,主机端负责发起数据传输请求,T630响应主机请求并对数据进行传输,FPGA作为数据源端或目的端,经由FIFO接口发送或接收应用数据。

 

 

                                           带MUXIO接口的 USB3.0超高速控制器

T630各种应用场景。

§ 开发资源

为了降低用户开发T630的难度,加快客户产品研发进度,方寸微电子提供了完善的二次开发包资料,并对应用接口进行了封装。如下图4是方寸微电子提供的二次开发板,开发板集成了T630、FPGA芯片、LVDS接口等资源,方便用户快速二次开发。并根据典型应用和主要功能,在主机端、T630设备端、FPGA端分别进行了优化处理。

 

                                                                                  带MUXIO接口的 USB3.0超高速控制器

  T630开发板

 

主机接口优化:

T630芯片经过USB接口以自定义设备方式连接至主机,采用bulk批量传输模式,windows系统下主机端程序基于WinUSB驱动开发,通过私有命令与T630进行通信,控制数据传输过程。主机端通信接口框架如图5,其中蓝色部分由方寸微电子SDK包提供,灰色部分由WinUSB底层驱动提供。

 

T630固件优化:

T630固件功能结构如图6由下至上可分为驱动层(Driver)、通道管理层(仅用于USB和MUXIO)、用户应用层(Application)3个层次,SDK中已实现了驱动层至应用层功能,开发者可按实际需求添加相应功能代码,形成自己的应用方案。各层次介绍如下:

  1. 驱动层

本层位于代码结构最下层,主要包含USB、BSP、MUXIO等硬件模块驱动程序。该层主要实现各硬件模块的初始化、运行控制、状态监测等功能,并为上层提供基础API。本层功能由T630固件库实现。

  1. 通道管理层

本层实现一套高性能虚拟通道管理机制,可提高USB与MUXIO数据传输效率,全部基于上层逻辑实现,用户也可在此基础上自行修改增减功能。

  1. 应用层

本层实现了数据从USB到MUXIO传输通路的整体功能。

 

                                                                               带MUXIO接口的 USB3.0超高速控制器

 T630固件通功能结构

FPGA接口优化:

T630的MUXIO接口是一种多功能接口模块,支持FIFO Slave、FIFO Master、SRAM Master、ADMUX Master四种工作模式,可外接FPGA、高速密码芯片、SRAM颗粒以及ADMUX颗粒等外设,用以扩展T630芯片的功能。如下图为FIFO Slave应用接口,左侧为外接CPU或FPGA,右侧为T630的MUXIO接口。

 

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 FIFO Slave应用接口

为降低用户开发MUXIO接口的难度,减少用户开发工作量。方寸微电子根据目前同类应用中最为广泛的CYUSB3014芯片的GPIF II应用接口,在FPGA端实现了时序转换模块。如下图,其中红色①部分是Stream_in_demo_top与T630连接示意图;红色②部分是GPIFII到MUXIO接口的时序转换模块,用户使用时无需关心内部实现细节;红色③部分是方寸微电子提供的测试demo,用户用自己的FPGA程序替换掉测试demo部分代码就可实现数据的收发。

                                           带MUXIO接口的 USB3.0超高速控制器

 FIFO Slave应用框架

 

 

 

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