基于FPGA和VHDL的USB2.0控制器設(shè)計(jì)

　　2.3 端點(diǎn)操作

　　數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)際上通過(guò)端點(diǎn)（Endpoint）進(jìn)行，控制器通過(guò)寫(xiě)端點(diǎn)的寄存器來(lái)配置端點(diǎn)，該控制器最多可有16個(gè)端點(diǎn)，每個(gè)端點(diǎn)有相應(yīng)的4個(gè)寄存器：Epn_CSR、Epn_INT、Epn_BUF0和Epn_BUF1(這里n=0、1、2或3)，其格式如圖6所示。本文使用addr[8:2]7根據(jù)地址線來(lái)訪問(wèn)這些寄存器，addr[8:4]用來(lái)選擇端點(diǎn)號(hào)，其值（16進(jìn)制）從4到19分別表Epn(n=0...15)。addr[3:2]指定寄存器類(lèi)型：“00”代表CSR（Control Status Register）;“01”代表中斷寄存器；“10”指向Buffer0；“11”代表Buffer1。這兩個(gè)Buffer用來(lái)作臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，Buffer0和Buffer1分別作為專(zhuān)用的輸入/輸出緩沖器來(lái)提高USB的數(shù)據(jù)吞吐能力。雙Buffer能夠減少微控制器和驅(qū)動(dòng)軟件之間的延遲。其中端點(diǎn)的CSR寄存器指定端點(diǎn)的工作模式并且向控制器報(bào)告指定端點(diǎn)的狀態(tài)。Ep_CSR[31:30]必須初始化為“00”（最初使用Buffer0），通過(guò)讀這2位可以知道下次所要處理的緩沖器；為“01”時(shí)，指定Buffer1。Ep_CSR[27:26]和Ep_CSR[25:24]分別指定端點(diǎn)類(lèi)型和傳輸類(lèi)型，其類(lèi)型編碼參見(jiàn)表1。Ep_CSR[21:18]指定端點(diǎn)號(hào)，總共可以有16個(gè)端點(diǎn)。Ep_CSR[15]時(shí)DMA使能位，為“1”時(shí)允許外部DMA操作，否則不允許DMA操作。

表1 類(lèi)型編碼表

　　當(dāng)控制器收到中斷時(shí)，讀中斷源寄存器（Ep_INT[6:0]）來(lái)判斷中斷源和產(chǎn)生的原因?？勺远x中斷源，如Ep_INT[2]定義為該控制器接收到不支持的PID而產(chǎn)生的中斷：Ep_INT[2]=Pid_ERROR。Ep_INT[4]和Ep_INT[3]分別表示Buffer1和Buffer0的滿或空的狀態(tài)位。

　　Ep_BUF[31]（標(biāo)記緩沖器是否被使用過(guò)）在使用后被控制器置“1”，在清空或重填充該緩沖器后，控制器清除該位。該閏初始化時(shí)為“0”。Ep_BUF[30:17]指定緩沖器能容納的字節(jié)數(shù)。Ep_BUF[16:0]緩沖器的指針，裝載存儲(chǔ)器SRAM中數(shù)據(jù)的地址。

　　控制端點(diǎn)（Endpoint0）比較特殊，由于它既要接收也要發(fā)送數(shù)據(jù)，因此對(duì)于控制端點(diǎn)，Buffer0用于OUT緩沖器，Buffer1則是IN緩沖器。從SETUP和OUT分組來(lái)的數(shù)據(jù)，寫(xiě)入Buffer0，IN分組的數(shù)據(jù)則是從Buffer1中獲取。

　　2.4 DMA操作

　　DMA操作允許控制器與功能接口之間數(shù)據(jù)的透明傳輸。一旦設(shè)置了DMA操作，則不需要微控制器的干預(yù)。每個(gè)端點(diǎn)有一對(duì)DMA_REQ和DMA_ACK信號(hào)。當(dāng)CSR寄存器中DMA使能信號(hào)位（Ep_CSR[15]）被置位時(shí)，USB控制器使用DMA_REQ和DMA_ACK這兩個(gè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行DMA的流控制。當(dāng)緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)或?yàn)榭招枰畛鋾r(shí)發(fā)送DMA請(qǐng)求信號(hào)DMA_REQ，每傳輸4字節(jié)，響應(yīng)一個(gè)DMA_ACK信號(hào)。