U3V實作——CYUSB3014之GPIF總結

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0 背景：

實作基于CYUSB3014傳輸的标準USB3 VisionDevice支援GenIcam過程中，控制節點實作已與eBus正常通訊，但是圖像流傳輸，是接下來攻克的重點，本文檔用于記錄攻克資料流傳輸過程的難點問題，資料流傳輸主要使用的Cypress公司的GPIFII接口。

硬體拓撲結構是：

Sensor-->FPGA-->CyUSB3014-->pc

以下記錄了從設計到問題解決的過程，包括關鍵詞總結，使用方法步驟詳述，和原理說明，參考資料來源。

（歡迎關注與支援，後期會不斷更新創作）

1 總結:

概念描述：

1.1 套接字（socket）：用于指向有效的DMA描述符，使能或者标記中斷；

1.2 DMA描述符（descriptor）：描述緩沖區位址，大小，下一個描述符的位置等；DMA節點分為DMA Producer和DMA Customer，生産者和消費者，生産者作為資料生成端口，消費者作為資料消耗端口。

1.3 DMA緩沖區（buffer）：用于緩沖接口傳輸資料；

1.4 GPIF線程：賽普拉斯開發的USB SOC與USB上位機之間有32個endpoint節點，但是對外為可程式設計總線接口，可滿足SD卡開發，傳感器等并行可程式設計接口，Cypress稱之為GPIF II。有專用的Cypress開發軟體“GPIF II Designer”。

1.5 URB：USB Request Block；和USB傳輸包大小無關，多個Buck傳輸組成一個URB。BUShound抓取的是URB包，是以呈現出單個URB可以傳輸很大的資料量。（大家會疑惑，USB3.0 Buck傳輸官方手冊說是1024Byte，在這裡做闡述屆時，大家看大Bushund抓取的包超過1024之後不要驚訝）。

2 使用方法：

2.1 打開"GPIF II Designer"；

2.2 “File --> OpenProject --> fx3_uvc.cydsn”;

2.3 得到如下圖示

圖2.3.1

2.4 StateMachine示意如下：

圖2.4.1

2.5 “File-->Save Project As”另存為本地路徑下的新工程；

2.6 修改合适的“LD_DATA_COUNT”和“LD_ADDR_COUNT”修改方法是：預設的DMA緩沖區大小/（資料位寬/8)-1 得到所需修改的值。注意：由于狀态機級數從0開始，是以計數起始值為0；

圖2.6.1

2.7 儲存，編譯，編譯all；得到Cypress的SOC下硬體配置“cyfxgpif2config.h”

2.8 替換eclipse工程路徑下的“cyfxgpif2config.h”，即完成了GPIF II端的設計。

3原理說明：

3.1 傳統設計中，FPGA端或者Sensor端常采用DVP接口，圖像從Sensor或者FPGA傳入到USB SOC上，由于前端的流資料不會與SOC中的CPU握手，是以無法控制Master端資料啟停。同時由于USB繁忙度原因，如果采用如下簡單資料流方式實作GPIF II狀态機，則穩定性及資料傳輸的效率欠佳。如圖狀态機：

圖3.1.1

3.2 為了适配各種不同分辨率，且不同分辨率下均不發生資料丢失問題，我們采用Ping-Pong設計，即：GPIF II接口作為Slave裝置，接收來自FPGA或Sensor的VS/DE/Data信号，通過GPIF II Block的雙線程，進而通過DMA套接字傳輸到DMA緩沖區，由于CPU在轉接資料過程中有us及延時存在，是以如果不采用Ping-Pong設計，會導緻GPIF端資料丢失引起的問題。是以結構如下：

3.3 關于USB3 Vision Device的Genicam協定要求的Stream流資料必須具備Leader + Payload + Trailer。但是Stream可以正常傳輸了，但是L/T如何傳輸？

如圖2.4.1中，State19和State22中實作了Commit，Commit了0長度的包到CPU，此時CPU應該響應并向USB Endpoint的Buffer中寫入預設的L/T資訊，即可完成L/T傳輸。

具體應用見c代碼設計。

3.4 GIPF II設計中的"INTR_CPU"實作了戳CPU的狀态，同時此時CPU的c代碼應該具備GPIF_CB callback響應此中斷。否則狀态機無法正常運作。

3.5 圖示中的狀态機設定由于是2個GPIF II線程對接消耗端，是以c代碼中的DMA應該建立MANY_TO_ONE的模式，使用CyU3PDmaMultiChannelCreate。

3.6 dmaMultiConfig.size大小設定與“LD_DATA_COUNT”和“LD_ADDR_COUNT”設定值一緻，但不用減1。

3.7 C代碼中，啟動Stream前需要寫入cyfxgpif2config配置字到SOC寄存器内。

3.8 c代碼中需要将狀态機強制複位到起始位置。

3.9 c代碼需要履歷Stream的Callback函數Commit到上位機所需要的資料。

4 參考設計：

4.1 參考設計資訊：

詳見Infineon官方社群與論壇。

4.2 參考代碼

“U3V_SM.cydsn”

“U3V_on_Fx3”

“cyfxuvc_an75779”

4.3 參考文檔

《AN87216_Designing_a_GPIF_II_Master_Interface_Chinese.pdf》

《AN75779_How_to_Implement_an_Image_Sensor_Interface_with_EZ-U.pdf》

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