基于FPGA的USB 2.0高速接口异步FIFO写状态机研究

本篇商业智能（BI）白皮书关注于异步FIFO（First-In-First-Out，先进先出队列）在基于Vori Log的FPGA（Field-Programmable Gate Array，可编程门阵列）与USB 2.0高速接口的应用。USB 2.0作为一种通用的串行总线标准，以其高效的数据传输速度、易用性和广泛兼容性受到全球计算机制造商的青睐，成为现代计算机外部数据交互的主流方式。 第四章的核心内容是设计并实现了一个异步FIFO的写状态机，用于优化FX2CY7C68013这款USB 2.0接口芯片的工作性能。该芯片工作在从属FIFO模式下，作为FPGA的核心控制系统，通过Verilog HDL（硬件描述语言）进行编程。状态机的设计包括以下几个关键步骤： 1. IDLE状态：当写入操作发生时，状态机从IDLE状态开始，执行指令并将FIFO地址发送至IN FIFO，进入状态2。 2. 状态2：如果FIFO未满（FIFO标志位为0），状态机进入状态3，准备传输数据。否则，保持在状态2，等待FIFO空闲。 3. 状态3：驱动总线传输数据，通过IFCLK激活SLWR信号，然后转到状态4。 4. 状态4：如果还有更多的数据待写入，状态机返回到状态2；否则，完成写操作后回到IDLE状态，等待新的命令。 通过这种设计，FPGA能够控制USB 2.0接口芯片进行高效的异步数据写入，确保数据的准确传输。实验结果显示，这种方法成功地实现了对FX2CY7C68013的驱动，证明了FPGA在控制USB 2.0接口方面的可行性。此技术特别适用于需要高速数据传输或采集的系统，因为它能显著提升数据通信的效率和准确性。 关键词：异步FIFO写状态机、可编程门阵列（FPGA）、USB 2.0接口、Slave FIFO模式。本文的研究不仅提供了技术细节，还强调了掌握USB 2.0协议对于构建高效数据传输系统的重要性。