一文搞懂 FPGA 与 USB3.0，开发不迷路！

# 一文搞懂FPGA与USB3.0，开发不迷路！
最近在研究FPGA与USB3.0相关知识，发现这里面的门道可真多，今天就来给大家分享分享，希望能帮到正在学习或者准备学习的小伙伴！

咱们先来说说USB，它的全称是Universal Serial Bus，也就是通用串行总线，主要用于规范电脑和外部设备的连接与通讯，是PC领域超重要的接口技术 。从发展历程来看，USB1.0和USB1.1支持低速1.5Mb/s和全速12Mb/s模式，到了USB2.0就支持480Mb/s的高速模式，而USB3.0更是将速度提升到了一个新高度，这速度的提升，让数据传输效率大大提高，大家应该都有体会，从以前慢悠悠地传文件，到现在快速拷贝大文件，USB技术的发展功不可没。

说到USB设备供电方式，有自供电和总线供电两种。总线供电又分低功耗和高功耗设备，不同标准下的最大电流也不一样，像USB 1.x和2.0最大电流是500mA，USB 3.0就提高到了900mA，USB 3.1更是能达到1.5A甚至3A（取决于配置） 。还有USB Type-C接口，它不只是个接口标准，按照Power Delivery (PD)规范，能支持高达20V和5A的电源输出，不过实际电流还是得看设备和电缆的能力。

再讲讲USB的OTG功能，通过对比micro usb数据线和OTG线的连接图就能发现，二者内部线芯一样，只是micro usb数据线接头的ID针悬空。手机用micro usb数据线连电脑或充电器时，因为ID针悬空，就工作在外设DEVICE模式。

USB的拓扑模型很有意思，它的传输类型有好几种。Bulk Transfers适用于大容量数据通信，像打印机、扫描仪、大容量存储设备等，数据能占用任意带宽，还能容忍延迟；Interrupt Transfers用于允许有限延迟的通信，比如鼠标、键盘这类人机接口设备；Isochronous Transfers用于与时效相关的信息传输，像音频视频设备，对实时性要求高，少量数据错误能接受，等时传输不保证数据100%正确，数据错误也不再重传；Control Transfers则用于命令和状态的传输。

重点来啦，USB3.0相比之前的版本，变化可不小。它的接口设计、信号传输都有独特之处，包头包含链路管理包、事务包、数据包、ITP等。而且，它在速度、供电能力等方面都有显著提升，大大拓展了应用场景。

要是想进行USB3.0开发，cypressFX3.0套件是个不错的选择。在搭建FX3开发环境时，得去官网（http://www.cypress.com/documenta ... are-development-kit ）下载相关软件，安装过程中要注意填写公司信息，安装完最好重启系统，不然可能无法正常使用。

在实际开发中，板卡循环测试和FPGA接口设计很关键。板卡循环测试包括固件生成和吞吐量测试，分别要编译不同目录的工程。FPGA接口设计里，设计FifoSlave接口、生成配置文件、定位工程、替换文件再Build工程，每一步都得细心操作。

我在学习过程中，也遇到过不少难题，比如开发环境搭建时软件冲突，还有在理解不同传输类型特点时有些迷糊。不过多查阅资料、多实践，慢慢就搞懂了。大家要是在学习过程中有问题，欢迎在评论区留言，咱们一起交流，共同进步！

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