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原创:通过USB控制FPGA

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出0入0汤圆

发表于 2008-3-23 23:51:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
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简单的说,在REG_WR的上升沿将数据(DataOutput)写入指定寄存器(RegAddress)中,完成写寄存器的操作。在REG_RD为高的时候驱动指定寄存器(RegAddress)中的数据到DataInput完成读寄存器的操作。

PC机的操作用C++/CLI将FTDI的驱动封装成.NET类型UsbDevice,提供基本的操作函数完成读写。同时定义对寄存器的操作序列UsbRegisterOperation用来具体的寄存器操作。

示例:

例如在Cyclone外接一32KB的RAM,在内部定义寄存器:
MemoryAddress_H 存储器地址高8位
MemoryAddress_L 存储器地址低8位
MemoryData_Write 数据写入寄存器
MemoryData_Read 数据读取寄存器
MemoryControl 存储器控制寄存器
其中MemoryControl 存储器控制寄存器有如下位定义:
第6位:Enable,使能片外RAM,相当于拉低RAM的CS引脚。
第4位:Write,RAM写入信号,在Write的上升沿写MemoryData_Write中的数据到地址MemoryAddress中。
第5位:Read,RAM读取信号,在Read为高时,RAM驱动地址MemoryAddress中的数据到MemoryData_Read中。


根据这样的寄存器定义可以写出相应的控制代码。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace Device {
        /// <summary>
        /// 寄存器操作序列
        /// </summary>
        public class UsbRegisterOperation : List<byte> {
                /// <summary>
                /// 写寄存器
                /// </summary>
                /// <param name="Address"></param>
                /// <param name="Data"></param>
                public void Write(IConvertible Address, IConvertible Data) {
                        Add((byte)(0x80 | Address.ToByte(null)));
                        Add(Data.ToByte(null));
                }

                /// <summary>
                /// 写寄存器
                /// </summary>
                /// <param name="Address"></param>
                /// <param name="Data"></param>
                public void Write(IConvertible Address, byte Data) {
                        Add((byte)(0x80 | Address.ToByte(null)));
                        Add(Data);
                }

                /// <summary>
                /// 读寄存器
                /// </summary>
                /// <param name="Address"></param>
                public void Read(IConvertible Address) {
                        Add((byte)(0x7F & Address.ToByte(null)));
                }
        }

        /// <summary>
        /// TestDevice 电路板
        /// </summary>
        public class TestDevice : UsbDevice {
                /// <summary>
                /// 寄存器定义。
                /// </summary>
                public enum Regs : byte {
                        MemoryAddress_H = 17,
                        MemoryAddress_L = 18,
                        MemoryData_Write = 21,
                        MemoryData_Read = 20,
                        MemoryControl = 19,
                }

                /// <summary>
                /// 寄存器位定义。
                /// </summary>
                public enum MemoryControl : byte {
                        Enable = (1 << 6),
                        Write = (1 << 4),
                        Read = (1 << 5)
                }

                /// <summary>
                /// 打开设备,如果没有设备连接到计算机将引发异常。
                /// </summary>
                public void Open() {
                        foreach(DeviceInfo Info in UsbDevice.GetDeviceList()) {
                                if(Info.Description == "TestDevice") {
                                        base.Open(Info.Index);
                                        return;
                                }
                        }
                        throw new Exception("NO DEVICE");
                }

                /// <summary>
                /// 写外部RAM。
                /// </summary>
                /// <param name="Address">起始地址</param>
                /// <param name="Data"></param>
                public void WriteMEM(ushort Address, byte[] Data) {
                        UsbRegisterOperation RegOp = new UsbRegisterOperation();
                        RegOp.Write(Regs.MemoryControl, MemoryControl.Enable);
                        for(int i = 0; i < Data.Length; i++) {
                                RegOp.Write(Regs.MemoryAddress_H, (byte)((Address + i) >> 8));
                                RegOp.Write(Regs.MemoryAddress_L, (byte)(Address + i));
                                RegOp.Write(Regs.MemoryData_Write, Data);
                                RegOp.Write(Regs.MemoryControl, MemoryControl.Enable | MemoryControl.Write);
                                RegOp.Write(Regs.MemoryControl, MemoryControl.Enable);
                        }
                        RegOp.Write(Regs.MemoryControl, 0x00);
                        WriteByte(RegOp.ToArray());
                }

                /// <summary>
                /// 读取外部RAM。
                /// </summary>
                /// <param name="Address">起始地址</param>
                /// <param name="Size">读取的长度</param>
                /// <returns></returns>
                public byte[] ReadMEM(ushort Address, ushort Size) {
                        UsbRegisterOperation RegOp = new UsbRegisterOperation();
                        RegOp.Write(Regs.MemoryControl, MemoryControl.Enable | MemoryControl.Read);
                        for(int i = 0; i < Size; i++) {
                                RegOp.Write(Regs.MemoryAddress_H, (byte)((Address + i) >> 8));
                                RegOp.Write(Regs.MemoryAddress_L, (byte)((Address + i)));
                                RegOp.Read(Regs.MemoryData_Read);
                        }
                        RegOp.Write(Regs.MemoryControl, 0x00);
                        WriteByte(RegOp.ToArray());
                        return ReadByte(Size);
                }
        }
}

这里是状态机的源代码(Verilog):点击此处下载ourdev_237216.rar(文件大小:1K)
这里是状态机的源代码的源代码(Active-HDL状态图描述,Verilog代码由其自动生成):点击此处下载ourdev_237217.rar(文件大小:6K)

这里是状态的PDF文档,方便没Active-HDL的观看:点击此处打开ourdev_237218.pdf(文件大小:57K)

C++/CLI封装的FTDI驱动:点击此处下载ourdev_237219.rar(文件大小:2.37M)

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

一只鸟敢站在脆弱的枝条上歇脚,它依仗的不是枝条不会断,而是自己有翅膀,会飞。
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出0入0汤圆

发表于 2008-3-23 23:52:37 | 显示全部楼层
Cool!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2008-3-24 00:01:41 | 显示全部楼层
好像粘贴的文档顺序有点乱。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2008-3-24 00:13:38 | 显示全部楼层
通过“UsbRegisterOperation ”定义寄存器的操作,然后将操作序列ToArray()为Byte数组,通过封装FTDI驱动的UsbDevice的WriteByte方法写入FT245,FPGA中的FSM于是根据收到的Byte数组不断的反转从而完成定义的操作。如果有返回数据的话,WriteByte方法执行完后可以通过ReadByte读出返回的数据。
这个方法有一个问题,及一些简单的操作可能因为要频繁的置位或清零某些寄存器(例如示例中的RAM读写操作),所以生成的Byte数组非常大,但是USB传输数据比较快,所以看起来执行的速度还是可以接受的。另外状态机的时钟最好为1MHz,否者可能会出问题(没有加入用于延时的中间状态)。由于FT245的缓冲区和USB驱动的缓冲区的缘故,所以每次执行的操作序列应该有限制,至少由操作序列转换成的Byte数组不会大于USB驱动缓冲区的尺寸。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2008-3-24 00:20:19 | 显示全部楼层
"if(Info.Description == "TestDevice") { "中“TestDevice”为USB设备的名称,设备名称应该在没有安装驱动时又FT245外接的EEPROM中的数据决定,在安装了驱动的时候由设备PID和VID所对应的字符串决定(在ftdibus.ini中),参见FTDI的官方文档“自定义驱动”

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2008-3-24 00:23:04 | 显示全部楼层
对了,最多能定义128个8位寄存器。

出0入0汤圆

发表于 2008-3-24 10:09:12 | 显示全部楼层
是不是用Active-HDL就可以直接用画图方式生成代码?

出0入0汤圆

发表于 2008-3-24 12:08:28 | 显示全部楼层
cool mark

出0入0汤圆

发表于 2008-3-24 23:09:05 | 显示全部楼层
记号一下

出0入0汤圆

发表于 2008-3-24 23:45:37 | 显示全部楼层
mark  cool

出0入46汤圆

发表于 2008-3-25 19:07:39 | 显示全部楼层
顶!

出0入0汤圆

发表于 2008-3-25 19:14:14 | 显示全部楼层
顶!

出0入0汤圆

发表于 2008-3-25 19:17:44 | 显示全部楼层
先收集了!谢谢!

出0入46汤圆

发表于 2008-4-6 23:39:41 | 显示全部楼层
学习!

出0入0汤圆

发表于 2008-4-7 11:21:54 | 显示全部楼层
不懂..顶下..

出0入0汤圆

发表于 2008-4-7 11:54:34 | 显示全部楼层
先收集了!谢谢!

出0入0汤圆

发表于 2008-4-7 23:54:28 | 显示全部楼层
mark,thx:0)

出0入0汤圆

发表于 2008-4-8 09:28:19 | 显示全部楼层

出0入0汤圆

发表于 2008-4-8 11:02:45 | 显示全部楼层
汗,看不懂

出0入0汤圆

发表于 2009-12-31 09:34:17 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2009-12-31 22:35:58 | 显示全部楼层
cool marking

出0入0汤圆

发表于 2009-12-31 22:48:11 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2009-12-31 22:53:29 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-1-1 10:07:00 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-1-1 10:44:32 | 显示全部楼层
Mark: USB, FPGA, 外设

出0入0汤圆

发表于 2010-1-11 01:32:11 | 显示全部楼层
mark:FPGA USB

出0入0汤圆

发表于 2010-2-8 21:24:19 | 显示全部楼层
MARK

出0入0汤圆

发表于 2010-2-22 10:45:25 | 显示全部楼层
先标记下,以后再看

出0入0汤圆

发表于 2010-4-2 19:33:53 | 显示全部楼层

出0入0汤圆

发表于 2010-4-21 17:37:39 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-10-31 19:32:49 | 显示全部楼层
回复【楼主位】linhaimi
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楼主您好!我导师让我做一个基于FPGA的FT245USB数据传输,我苦苦思考没有思路,请楼主能不吝赐教!本人研究生专业跟本科不一样,计算机基础不好,所以学习verilog很吃力,所以对这个题目很头痛!请您帮帮我!

出0入0汤圆

发表于 2012-2-8 15:27:41 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2012-2-8 15:44:07 | 显示全部楼层
楼主还在否?请问你是否有一个具体的应用?光是看你写的这些有些不是很明白。

出0入0汤圆

发表于 2012-2-8 20:34:50 | 显示全部楼层
对USB上位机情有独钟,就是不知道如何开始

出0入0汤圆

发表于 2012-2-13 14:50:00 | 显示全部楼层
能否讨论通过现有的下载线访问外设?

出0入0汤圆

发表于 2012-3-11 16:45:21 | 显示全部楼层
好东西,支持一下

出0入0汤圆

发表于 2012-3-11 19:20:06 | 显示全部楼层
揣兜里
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