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適用于板卡型號：

PGL22G

1. 簡介

本教程介紹如何使用FTDI公司的FT232H驅動芯片進行USB數據傳輸，文中從底層FPGA、驅動層固件（FT232H固件）及上位機測試軟件設計方面闡述了USB開發的整個流程。

2. 實驗原理

2.1 FT232H原理介紹

FT232H是由FTDI公司生產的單路USB2.0驅動芯片，USB速度高達480Mb/s，支持轉UART或FIFO模式，并可配置成多種工業串行或并行接口：

（1）可配置成UART接口；

（2）FT245同步FIFO接口；

（3）FT245風格異步FIFO接口；

（4）同步或異步Bit-Bang接口；

（5）MPSSE接口；

（6）Fast串口；

（7）CPU風格FIFO接口；

（8）FT1248接口。

在本實驗中配置成FT245同步FIFO接口。下面是FT232H的內部結構圖。

2.2 硬件原理圖

如下為AX7035/AX7050開發板的USB部分原理圖，USB驅動芯片采用FT232HL，配置為FT245 FIFO模式，通過與93LC56存儲芯片相連，將FT232HL配置為FT245 FIFO模式的信息存儲于芯片中。

AX7050 USB部分原理圖AX7035 USB部分原理圖

2.3 FT245 FIFO接口引腳

如下表所示為FT245 FIFO接口，ADBUS為并行接口，供FPGA使用，RXF#，TXE#為FT232H輸出信號，用于通知FPGA是否可讀可寫，RD#，WR#為讀寫輸入信號，由FPGA控制，CLKOUT為輸出時鐘60MHz，OE#為輸出全能，需要在RD#有效之前至少提前一個時鐘周期。

2.4 FT245 FIFO時序

下圖為FT245 FIFO模式時序圖，讀時序中，首先FT232H將RXF#拉低，此時可以讀取FIFO里的數據，FPGA可將OE#先拉低，過至少一個時鐘周期，再將RD#拉低，在CLKOUT上升沿采集數據；寫時序中，FT232H將TXE#拉低，表示現在可寫，FPGA可將WR#拉低，在CLKOUT上升沿寫入數據。

3. 程序設計

程序設計比較簡單，功能實現為將從FT232H的讀FIFO中讀取的數據存儲到雙口RAM中，再將數據從RAM讀取出來發送到FT232H的寫FIFO中，實現數據的環通。代碼實現根據前面所講的時序圖，實現其功能即可。

代碼中采用了簡單的狀態機，首先在IDLE狀態下判斷ft_rxf_n信號是否是0，如果是0，進入READ狀態，開始讀取FT232H的數據，并存入RAM中，如果ft_rxf_n拉高，進入IDLE狀態；否則判斷ft_txe_n是否為0并且RAM空間不為空，進入WRITE狀態，將RAM數據寫入FT232H，如果ft_txe_n拉高或者RAM空了，進入IDLE狀態。

引腳名稱	功能描述
ft_clk	FT232H時鐘，CLKOUT頻率60MHz
rst	復位信號，高電平有效
ft_rxf_n	RXF# FT232H FIFO可以讀，低電平有效
ft_txe_n	TXE# FT232H FIFO可以寫，低電平有效
ft_oe_n	OE# 輸出使能，低電平有效
ft_rd_n	RD# 讀信號，低電平有效
ft_wr_n	WR#寫信號，低電平有效
ft_data	FT232H數據端口，8位位寬，雙向IO

4. 實驗流程

4.1 安裝FTDI D2xx driver

在05_芯片手冊\ft232h文件夾中可以找到CDM v2.12.28 WHQL Certified_x64.zip，將其解壓。

取出開發板，連接上開發板的USB接口，打開電源

打開設備管理器，出現新設備，右鍵點擊更新驅動程序軟件

點擊瀏覽計算機以查找驅動程序軟件

點擊瀏覽找到解壓的文件夾，點擊確定，并點擊下一步。

成功安裝驅動后如下圖：

可以看到出現 USB Serial Converter設備

4.2 實驗現象

將程序下載到FPGA中，找到上位機測速軟件，打開軟件

選擇USB設備，點擊開始按鈕

可以看到讀寫速度在40MB/s附近變動，點擊暫停按鈕可停止測速。

有些同學想要看看USB傳輸的數據，在這里我們提供 了“USB測試工具“，工具在下圖中位置：

操作如下：

1）首先確保程序（與測速軟件一致）已下載到FPGA中，連接好USB線，找到上位機測速軟件并打開，在選擇設備下拉框里找到USB 設備， 如果沒有顯示 USB 設備， 點擊“刷新” 按鈕 之后選擇好設備， 點擊“打開” 按鈕。如下圖：

2）在數據輸入框輸入十六進制數據， 再點擊發送， 可以在顯示窗口看到發送和接收的數據， 進行數據對比， 驗證正確性。

在這里需要注意下：發送數據需要為偶數個，否則上位機會截取偶數個數據發送， 如下圖， 最后一個數據 f 并沒有發送出去。

3）“刷新” 按鈕類似于關閉端口， 點擊“刷新” 按鈕后， 發送數據， 不會有反應， 需要點擊
“打開” 按鈕打開 USB 設備。

5. 總結

本實驗介紹了FT232H芯片FT245 FIFO模式的讀寫測速，大家可以結合各自的應用編寫上位機程序實現所需功能。