基于FPGA的以太网-USB协议转换系统的设计

设计背景

在现代计算机系统中，以太网和USB是最常用的通信协议之一。以太网被广泛用于局域网和互联网中，而USB则被广泛用于计算机外围设备的连接，如U盘、键盘、鼠标等。

然而，有时需要将以太网和USB接口连接起来。例如，在工业控制系统中，需要将以太网连接到计算机，并使用USB连接外围设备，如PLC。因此，需要一种能够将以太网和USB接口连接起来的转换系统。

设计目的

本设计旨在使用FPGA设计一种可靠和高效的以太网-USB协议转换系统，将以太网和USB接口连接起来，以实现数据的传输和控制。

设计思路

本设计的关键是实现以太网和USB协议之间的转换。在FPGA中，可以使用软核或硬核实现以太网和USB接口。本设计将使用Xilinx的Soft Ethernet Tri-mode MAC核来实现以太网接口。软核可以使用Xilinx提供的IP核或第三方提供的IP核，以适应各种设计需求。

对于USB接口，本设计将使用Xilinx的USB 2.0 Otg核或第三方提供的USB芯片。USB核可以用于设计各种类型的USB设备，如USB主机、USB跟踪仪和USB网关等。本设计将启用USB 2.0 Otg核，该核支持主机模式和设备模式，可实现USB和以太网协议之间的转换。

设计细节

本设计将采用FPGA玄铁系列平台进行设计，该系列平台是一种高性能、低功耗的FPGA解决方案。FPGA玄铁系列支持许多接口，如PCIe、DDR3、SDRAM、以太网和USB等。

在本设计中，将使用Xilinx ISE进行设计，使用VHDL语言进行编程。设计首先需要将以太网核和USB核集成为一个FPGA单元。接下来，需要建立内部逻辑、控制信号和外部接口等。设计应包括以下主要部分：

1.以太网核：使用Xilinx Soft Ethernet Tri-mode MAC核实现。

2.USB核：使用Xilinx USB 2.0 Otg核实现。

3.逻辑控制单元：实现以太网和USB协议之间的转换。

4.时钟和时序控制单元：实现FPGA系统的时钟和时序控制。

5.内存接口：用于缓存和传输数据。

6.外部接口：包括以太网接口和USB接口。

总结

本设计基于FPGA，实现了以太网和USB协议之间的转换。该设计可用于工业控制、通信、数据采集等领域。通过使用高效的软核和硬核，可以实现可靠和高效的数据传输和控制。