МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ВТ

Отчет по лабораторной работе № 5

По дисциплине «Интерфейсы периферийных устройств»

Тема: «Интерфейс USB»

Студенты гр. 6307		Васин А. М. Кичерова А. Д.
Преподаватель		Молодцов В. О.

Санкт-Петербург

2019

Цель работы

С помощью САПР Quartus II разработать узлы, осуществляющие обмен данными между ПК и ПЛИС, соединенные через USB.

Задание на работу

1. Разработать узел, осуществляющий передачу данных с ПЛИС на ПК через интерфейс USB, данные задаются с помощью движковых переключателей. Для отображения посылки на ПК, написать программу, которая будет обращаться к USB-устройству по его адресу.

2. Разработать узел, осуществляющий передачу данных с ПК на ПЛИС через интерфейс USB, для задания данных написать программу, полученные данные выводить на светодиоды или семисегментные индикаторы.

Теоретические сведения

FT245RL является устройством взаимодействия USB - параллельный FIFO в 28-выводном SSOP корпусе. Устройство упрощает конструкцию USB - FIFO и уменьшает количество внешних компонентов, полностью интегрируя внешнюю EEPROM, USB согласующие резисторы и схему синхронизации, которая не требует внешнего кристалла в устройстве. Оно было разработано для эффективной работы с контроллерами USB host, используя наименьшую пропускную способность USB. FT245RL обладает истинным КМОП выходом 5В/3.3В/2.8В/1.8В и TTL входом. Буфер приемной части 128 байт и передающей части 256 байт, которые используют технологию сглаживания для высокой пропускной способности данных. Устройство поставляется с предварительно запрограммированным уникальным серийным номером USB. FT245RL поддерживает конфигурации питания от шины, автономного питания и от высокомощной USB шины.

• Весь USB протокол обрабатывается на чипе, не требуется никакого дополнительного программирования прошивки USB

• Полностью интегрированная память EEPROM 1024 бита для хранения описания устройства и конфигурации FIFO I/O

• Скорость передачи данных до 1МБ/с

• Уникальный USB FTDIChip-ID

• Конфигурируемые I/O выводы FIFO интерфейса

• Диапазон рабочей температуры от -40°C до 85°C

• Совместимость с полноскоростным USB 2.0

• Совместимость UHCI/OHCI/EHCI главных контроллеров

• USB с низким энергопотреблением

• Диапазон рабочего напряжения от 1.8В до 5.25В

На рисунке выше представлены контакты микросхемы.

Ход работы

Для выполнения работы выбрана САПР Quartus II и язык Verilog HDL.

Для взаимодействия с USB-устройством на ПК написаны программы, обращающиеся к устройству по его идентификатору.

Реализация узла выполнена по документации к устройству.

После назначения пинов и прошивки, на ПК программа обнаруживает ftdi на плате, после чего происходит непосредственно взаимодействие между ПК и ПЛИС. Так же предварительно был установлен драйвер устройства.

Рисунок 1 Передача в плату

Рисунок 2 Прием с платы

Результат передачи данных с ПЛИС на ПК можно наблюдать в окне программы на ПК. Изменение положения движковых переключателей и, соответственно, изменение данных, видно в программе. Результат передачи данных с ПК на ПЛИС можно наблюдать на светодиодных индикаторах на плате. Наблюдения работы показали, что узел работает правильно.

Вывод: в результате работы были разработаны два узла, осуществляющие обмен данными между ПК и ПЛИС, соединенные через USB. Оба узла функционируют корректно, их работа была проверена с помощью учебной платы и специально написанной программы для ПК.