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www.cypress.com 文档编号:001-88777 修订版 *C 1
AN75705
EZ-USB
®
Fx3
TM
入门
相关项目:无
相关器件系列:EZ-USB
®
FX3™
软件版本:SDK 1.3.3
相关应用笔记:AN70707
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AN75705 文档为您提供有关赛普拉斯 EZ-USB FX3 USB 3.0 设备控制器的入门信息。本文档重点介绍了 FX3 的技术参数和
应用程序,并且提供了有关各种设计资源的指引,以帮助 FX3 的开发。本文档还引导您使用具有 Eclipse 集成开发环境
(IDE)特性的赛普拉斯免费工具,开始开发 FX3 固件。最后,它还对 FX3 软件以及硬件开发套件进行了概述。
目录
简介 ................................................................................... 2
FX3 是什么? .................................................................... 2
FX3 特性 ............................................................................ 3
USB 接口 ...................................................................... 3
GPIF II .......................................................................... 3
CPU .............................................................................. 3
JTAG 接口 .................................................................... 3
UART 接口 .................................................................... 3
I
2
C 接口 ........................................................................ 3
I
2
S 接口 ......................................................................... 3
SPI 接口 ........................................................................ 4
启动选项 ....................................................................... 4
时钟 .............................................................................. 4
电压域........................................................................... 4
FX3 的应用开发 ................................................................. 4
FPGA/ASIC 连接到 FX3 ............................................... 4
通过 FX3 配置一个 FPGA ............................................. 5
图像传感器连接到 FX3 ................................................. 5
设计 FX3 硬件 ............................................................... 5
将 FX2LP 设计升级为 FX3 ............................................ 5
设计资源 ............................................................................ 6
FX3 术语 ............................................................................ 7
使用 FX3 进行初次 USB 3.0 传输 .................................... 11
开发工具 .......................................................................... 21
SuperSpeed Explorer 套件简介 .................................. 21
FX3 SDK 简介 ............................................................ 22
FX3 固件示例 ............................................................. 23
FX3 固件开发工具 ...................................................... 24
Windows 软件概述...................................................... 24
应用接口 ..................................................................... 25
Windows 软件示例...................................................... 25
Streamer 示例 ............................................................ 25
适用于 Linux 的 FX3 SDK 和软件 ............................... 26
附录 A.............................................................................. 28
A.1. USB 3.0 概述....................................................... 28
A.2. 电气接口 ............................................................. 28
A.3. 线缆与连接器 ...................................................... 28
A.4. USB 3.0 与 2.0 .................................................... 30
附录 B.............................................................................. 31
B.1. 在 Windows 上安装 FX3 DVK 驱动程序 .............. 31
附录 C ............................................................................. 33
C.1. 获取 EZ-USB FX3 DVK ....................................... 33
C.2. FX3 DVK 简介 ..................................................... 34
C.3. FX3 DVK 的 JTAG 调试器 ................................... 35
文档修订记录................................................................... 36
全球销售和设计支持 ........................................................ 37

EZ-USB
®
Fx3
TM
入门
www.cypress.com 文档编号:001-88777 修订版 *C 2
简介
赛普拉斯 EZ-USB FX3(后面缩写为 FX3)是一个功能强
大的 USB 3.0 外设控制器,可提供集成和灵活的功能。通
过 FX3,开发者能够将 USB 3.0 功能集成到他们的系统
中。
AN75705 文档有助于您了解 FX3。它重点介绍了 FX3 的关
键用途、应用及功能。同时提供了可从赛普拉斯获取的设计
资源的完整列表。本应用笔记介绍了使用 SuperSpeed
Explorer 套件(CYUSB3KIT-003)或 FX3 开发套件(
CYUSB3KIT-001)进行 USB 传输的流程。
附录 A 提供了 USB 3.0 的概述。附录 B 介绍了如何安装
FX3 Windows 驱动程序(如果尚未安装)。
FX3 是什么?
FX3 是一个集成了 ARM9 处理器的 USB 3.0 外设控制器。
并行和串行接口提供了与系统中其他设备的高速连接。
FX3 设备在系统中的主要功能是在 USB 主机与外设(如摄
像头或扫描仪)之间传输高带宽数据。强大的片上 ARM9
处理器使 FX3 能够进行访问数据流,并能高效地处理数据
。在不要求 FX3 执行数据处理的系统中,ARM9 固件仅初
始化和管理 USB 和数据消耗/提供设备两个接口间的数据传
输。
除了 I2C、SPI、UART 和 I2S 串行接口之外,FX3 还有一
个高度灵活的可编程接口,即第二代通用可编程接口(
GPIF II)。通过可编程的 GPIF II,FX3 可以同各种设备(
包括 FPGA、图像传感器、ADC 以及应用处理器)相连接
。因此,在多种高性能 USB 3.0 应用中,FX3 是一个优秀
的控制器选择。
图 1. FX3 框图
32
EPs
GPIF™ II
SS
外设
HS/FS/LS
OTG主机
JTAG
UART SPI
CTL[15:0]
INT#
RESET#
TDI
TDO
TRST#
TMS
TCK
DQ[31:0]/[15:0]
PMODE[2:0]
SSRX +
SSRX -
SSTX +
SSTX -
D +
D -
FSLC[0]
FSLC[1]
FSLC[2]
CLKIN
CLKIN_32
XTALIN
XTALOUT
OTG_ID
I2SI2C
SRAM
(512kB/256kB)
ARM9
USB
HS/FS
外设
充电器
检测
DMA
互联
I2C_SCL
I2C_SDA
TX
RX
CTS
RTS
SSN
SCLK
MISO
MOSI
I2S_CLK
I2S_SD
I2S_WS
I2S_MCLK

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Fx3
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www.cypress.com 文档编号:001-88777 修订版 *C 3
FX3 特性
该部分对 FX3 的主要特性进行简要的介绍。
USB 接口
FX3 的 USB 接口支持下面各特性:
▪
USB SuperSpeed(超高速)和 Hi-Speed(高速)外
设功能,符合 USB 3.0 规范(版本 1.0)。符合本规范
的设备(如 FX3)都与 USB 2.0 规范向后兼容。
▪
符合 OTG 补充标准,版本 2.0。FX3 支持高速、全速
和低速 OTG 双角色设备功能。作为一个外设,FX3 能
够实现超高速、高速以及全速的传输功能。作为主机,
它能够实现高速、全速以及低速传输功能。
▪
按照 CEA-936A 规范,在 USB D+/D–线上支持 Carkit
Pass-through UART 功能。
▪
支持多达 16 个输入端点和 16 个输出端点。
GPIF II
高性能的 GPIF II 接口(作为处理器接口模块(PIB)的一
部分)与 FX2LP 的 GPIF 和从设备 FIFO 接口的功能相似
,但其功能更为先进。GPIF II 是一种可编程的状态机,它
所 启 用 的 灵 活 接 口 使 用 自 己 的 高 速 时 钟 , 完 全 独 立 于
ARM9。在工业标准或专用接口中,GPIF II 能够作为一个
主设备或从设备运行。GPIF II 可支持并行和串行接口。
GPIF II 的主要特性包括:
▪
可作为主设备或从设备使用。
▪
提供 256 种可编程状态。
▪
支持 8 位、16 位、24 位和 32 位的并行数据总线。
▪
支持频率高达 100 MHz 的接口。
▪
使用 32 位数据总线时,支持 14 个可配置的 I/O 引脚(
作为控制信号使用)。控制引脚可作为输入、输出或双
向引脚使用。
▪
使用 16/8 位数据总线时,支持 16 个控制 I/O 引脚。控
制引脚可作为输入、输出或双向引脚使用。
赛普拉斯的 GPIF II Designer 工具有助于快速开发 GPIF II
状态机,并且包含了常用接口的示例。安装 EZ-USB FX3
SDK 后,可以使用 GPIF II Designer 工具。
GPIF II 一个常见的应用是作为同步从设备 FIFO 接口,用
于很多和 FPGA 的连接中。有关同步从设备 FIFO 接口的详
细信息,请参考 AN65974 — 设计 EZ-USB FX3 从设备
FIFO 接口中的内容。
CPU
FX3 拥有一个片上 32 位 200 MHz ARM926EJ-S 内核 CPU
。该内核能直接访问 16 KB 的指令紧密连接内存(TCM)
和 8 KB 的数据紧密连接内存。ARM926EJ-S 内核还提供了
用于固件调试的 JTAG 接口。
FX3 集成了 512 KB 或 256 KB 的嵌入式 SRAM(取决于所
选择的设备型号),并支持四种启动代码的方法(USB、
GPIF II、I2C 或者 SPI)。
FX3 能在多种外设(如 USB、GPIF II、I2S、SPI 以及
UART)间实现高效灵活的 DMA 连接。FX3 固件配置外设
间的数据访问后,DMA 结构将管理传输,而不需要 ARM9
内核参与。安装 EZ-USB FX3 SDK 后可以使用 FX3 示例固
件。
JTAG 接口
FX3 的 JTAG 接口包含一个标准的 5 引脚接口,用于连接
JTAG 调试器,以便通过 CPU 内核的片上调试电路来调试
固件。ARM926EJ-S 内核的业界标准调试工具可用于 FX3
应用开发。
UART 接口
FX3 的 UART 接口支持全双工通信,包括 TX、RX、CTS
以及 RTS 信号。UART 支持各种波特率,从 300 bps 到
4608 Kbps,可通过 FX3 固件进行选择。
I
2
C 接口
FX3 的 I2C 接口作为 I2C 主设备使用,同 I2C 从设备进行
通信。例如,FX3 可从连接至 I2C 接口的 EEPROM 启动。
FX3 的 I2C 主控制器支持多主控制功能和 I2C 时钟延展。
I2C 控制器所支持的总线频率有 100 kHz、 400 kHz 和 1
MHz。
I
2
S 接口
FX3 拥有一个 I2S 发送器,用于支持外部音频编解码器和
其它 I2S 接收器。I2S 接口支持的采样频率有 32 kHz、
44.1 kHz 和 48 kHz。

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www.cypress.com 文档编号:001-88777 修订版 *C 4
SPI 接口
FX3 支持作为 SPI 主设备接口,其最大工作频率为 33 MHz
。SPI 控制器支持四种 SPI 通信模式,传输数据大小为 4 位
到 32 位。
启动选项
FX3 能够从下面各源中加载启动程序:
USB、I2C、SPI、GPIF II(Booloader 所支持的同步
ADMux、异步 ADMux 或异步 SRAM 接口)。
AN76405 — EZ-USB FX3 启动选项提供有助于选择设计中
使用的启动方法的详细信息。
时钟
FX3 支持晶振或外部时钟连接。支持的晶振频率为 19.2
MHz,支持的外部时钟频率为 19.2、26、38.4 和 52 MHz
。
FX3 的时钟输入必须符合 EZ-USB FX3 数据手册中具体规
定的相位噪声和时序抖动要求。
电压域
FX3 的各个功能模块(GPIF II、UART/SPI/I2S、I2C、
JTAG、USB、时钟和内核)均具有独立的电压域。
FX3 的输入电压必须满足 EZ-USB FX3 数据手册中的具体
规定。
进行设计 FX3 硬件时,请参考 AN70707 — EZ-USB
FX3/FX3S 硬件设计指南和原理图检查表中介绍的内容。
FX3 的应用开发
本章节重点介绍了 FX3 在系统中的某些典型应用。
一个完整的 FX3 设计包括软件、固件以及硬件的开发。赛
普拉斯为这些内容提供了设计资源。FX3 设计资源在表 1
中列出。
FPGA/ASIC 连接到 FX3
通过高速并行 GPIF II 接口,某些应用可以将 FPGA 或
ASIC 连接到 FX3。作为数据的源或库的其它设备则被连接
到 FPGA 或 ASIC。这样的应用包括数据采集设备、打印机
、扫描仪和成像设备等等。
在上述应用中,FX3 作为与 USB 主机进行数据发送和接收
的快速数据管道。对于这些应用,FX3 到 FPGA/ASIC 的接
口通常是同步从设备 FIFO 接口(图 2)。
图 2. FPGA/ASIC 连接到 FX3
高带宽USB外设( 如摄像头,扫描仪,打印机)
USB
D[15:0]/ D[31:0]
SLCS#
A[1:0]
SLRD#
SLOE#
SLWR#
PKTEND#
FLAGA
FLAGB
PCLK
EZ-USB
FX3
USB主机
(通常是拥有USB3.0
端口的PC)
同步
从设备
FIFO
I/F
系统的
其他部分
(数据源/库)
外部FPGA/
ASIC
有关从设备 FIFO 接口以及 FPGA 连接到 FX3 的完整设计示例的详细说明,请参阅 AN65974 — 设计 EZ-USB FX3 从设备 FIFO
接口。
GPIF II 能够执行的另一种接口是同步地址数据复用接口。

EZ-USB
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通过 FX3 配置一个 FPGA
在 FX3 连接到 FPGA 的应用中,可能会先通过 FX3 加载 FPGA bit 文件。此时,该 FPGA 配置文件可以通过 FX3 从一个 USB
主机传送到 FPGA。这样可以节省一个 FPGA 启动存储器,并且能够通过 PC 对 FPGA 进行重新配置(包括更新操作)。有关
示例的实现,请参见 AN84868 — 使用赛普拉斯 EZ-USB FX3 配置 FPGA。
图 3. 通过 FX3 配置 FPGA
FPGA FX3 PC
启动
存储器
位流
FPGA FX3 PC
位流
(a) FPGA从外部存储器
启动。
(b) FPGA从PC启动。
无需外部存储器。
图像传感器连接到 FX3
在图像应用中,图像传感器通过并行 GPIF II 接口直接与 FX3 相连,视频流通过 FX3 从传感器发送给 USB 主机。
通过使用合适的固件对 FX3 进行编程,可使该系统同 USB 视频类别相兼容。有关这种应用的示例,请参见 AN75779 — 如何使
用 EZ-USB FX3 在 USB 视频类别(UVC)框架内实现图像传感器接口。
图 4. 图像传感器连接到 FX3
Camera
PCLK
Frame Valid
Line Valid
Reset#
I2C control
Video
Capture
Application
UVC
Driver
USB
Host
Controller
DQ[15:0]/DQ[7:0]
GPIO
GPIF II
I2C
Master
USB
Image Sensor
EZ-USB FX3
USB Host
设计 FX3 硬件
由于 USB 3.0 的速度和电源的特点,进行电脑上的设计和布局时请务必小心。进行设计 FX3 硬件时,请参考 AN70707 — EZ-
USB FX3/FX3S 硬件设计指南和原理图检查表中介绍的内容。有关原理图的示例设计,请参见 FX3 DVK 原理图。
将 FX2LP 设计升级为 FX3
如果您想要将现有的 FX2LP 设计升级到 FX3,请参见 AN76348 — EZ-USB FX2LP 和 EZ-USB FX3 应用的区别中介绍的内容。
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