基于FPGA的USB3.0回環傳輸測試方案

本文開源一個FPGA項目： USB3.0 LoopBack ?；贔PGA的USB3.0通信方案有很多，其中非常好用的一款USB3.0芯片是 FT600/601Q 。

下面介紹一下這款FT600/601Q芯片的技術參數，控制信號、數據讀寫時序等，并利用官方提供的上位機軟件進行數據回環測試。

FT600/601Q芯片

芯片技術參數

• FT600&601Q芯片是FT最新推出的USB3.0 to FIFO interface IC，實現USB3.0與16/32bit并行IO接口之間的數據傳輸；
• USB通信協議全部由芯片驅動自行完成，開發者無須考慮USB底層固件的編程；
• 支持USB3.0（5Gbps），向下兼容USB2.0（480Mbps and 12Mbps）傳輸；
• 支持2種FIFO傳輸協議，最大傳輸可達400MB/s；
• 高達8個可配置Endpoint；
• 芯片內部有16K字節的緩沖區，可以進行數據的大吞吐量操作；
• 支持遠程喚醒功能；
• 芯片支持多種IO電壓：1.8V，2.5V，3.3V，
• 通過16bit或32bit并行數據線和讀寫狀態、控制線RXF、TXE、RD、WR，加上時鐘CLK，使能OE信號線就可實現與CPU、FPGA的數據傳輸；
• 工業級芯片，工作溫度范圍-40~85℃。

芯片內部架構

極簡外圍電路設計

讀寫模式&時序

FT600/601Q常用讀寫模式為245 Synchronous FIFO模式和Multi Channel FIFO模式，本工程以芯片默認的245 Synchronous FIFO模式為例。

FT600/601Q讀寫模式是通過GPIO0和GPIO1進行配置，具體配置方法如下圖所示：

245 Synchronous FIFO模式讀寫時序也非常簡單，當RXF_N信號拉低時， 通知FPGA開始讀任務，當TXE_N信號拉低時，通知FPGA開始寫任務：

• 245 Synchronous FIFO模式讀時序

• 245 Synchronous FIFO模式寫時序

回環傳輸測試

采用官方提供的FT600 Data Loopback Demo App上位機軟件進行 數據回環測試 ，每次讀寫4096字節數據，結果如下圖所示：

在Vivado工程中通過添加在線邏輯分析儀模塊查看相關信號：

另外，還可以采用官方提供的FT600 Data Streamer Demo App上位機軟件進行Stream數據流傳輸測試，速度可以達到360MB/S左右：