U3V实现——CYUSB3014之GPIF总结

0 背景：

实现基于CYUSB3014传输的标准USB3 VisionDevice支持GenIcam过程中，控制节点实现已与eBus正常通讯，但是图像流传输，是接下来攻克的重点，本文档用于记录攻克数据流传输过程的难点问题，数据流传输主要使用的Cypress公司的GPIFII接口。

硬件拓扑结构是：

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

以下记录了从设计到问题解决的过程，包括关键词总结，使用方法步骤详述，和原理说明，参考资料来源。

（欢迎关注与支持，后期会不断更新创作）

1 总结:

概念描述：

1.1 套接字（socket）：用于指向有效的DMA描述符，使能或者标记中断；

1.2 DMA描述符（descriptor）：描述缓冲区地址，大小，下一个描述符的位置等；DMA节点分为DMA Producer和DMA Customer，生产者和消费者，生产者作为数据生成端口，消费者作为数据消耗端口。

1.3 DMA缓冲区（buffer）：用于缓冲接口传输数据；

1.4 GPIF线程：赛普拉斯开发的USB SOC与USB上位机之间有32个endpoint节点，但是对外为可编程总线接口，可满足SD卡开发，传感器等并行可编程接口，Cypress称之为GPIF II。有专用的Cypress开发软件“GPIF II Designer”。

1.5 URB：USB Request Block；和USB传输包大小无关，多个Buck传输组成一个URB。BUShound抓取的是URB包，因此呈现出单个URB可以传输很大的数据量。（大家会疑惑，USB3.0 Buck传输官方手册说是1024Byte，在这里做阐述届时，大家看大Bushund抓取的包超过1024之后不要惊讶）。

2 使用方法：

2.1 打开"GPIF II Designer"；

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

2.3 得到如下图示

图2.3.1

2.4 StateMachine示意如下：

图2.4.1

2.5 “File-->Save Project As”另存为本地路径下的新工程；

2.6 修改合适的“LD_DATA_COUNT”和“LD_ADDR_COUNT”修改方法是：预设的DMA缓冲区大小/（数据位宽/8)-1 得到所需修改的值。注意：由于状态机级数从0开始，因此计数起始值为0；

图2.6.1

2.7 保存，编译，编译all；得到Cypress的SOC下硬件配置“cyfxgpif2config.h”

2.8 替换eclipse工程路径下的“cyfxgpif2config.h”，即完成了GPIF II端的设计。

3原理说明：

3.1 传统设计中，FPGA端或者Sensor端常采用DVP接口，图像从Sensor或者FPGA传入到USB SOC上，由于前端的流数据不会与SOC中的CPU握手，因此无法控制Master端数据启停。同时由于USB繁忙度原因，如果采用如下简单数据流方式实现GPIF II状态机，则稳定性及数据传输的效率欠佳。如图状态机：

图3.1.1

3.2 为了适配各种不同分辨率，且不同分辨率下均不发生数据丢失问题，我们采用Ping-Pong设计，即：GPIF II接口作为Slave设备，接收来自FPGA或Sensor的VS/DE/Data信号，通过GPIF II Block的双线程，进而通过DMA套接字传输到DMA缓冲区，由于CPU在转接数据过程中有us及延时存在，因此如果不采用Ping-Pong设计，会导致GPIF端数据丢失引起的问题。因此结构如下：

3.3 关于USB3 Vision Device的Genicam协议要求的Stream流数据必须具备Leader + Payload + Trailer。但是Stream可以正常传输了，但是L/T如何传输？

如图2.4.1中，State19和State22中实现了Commit，Commit了0长度的包到CPU，此时CPU应该响应并向USB Endpoint的Buffer中写入预设的L/T信息，即可完成L/T传输。

具体应用见c代码设计。

3.4 GIPF II设计中的"INTR_CPU"实现了戳CPU的状态，同时此时CPU的c代码应该具备GPIF_CB callback响应此中断。否则状态机无法正常运行。

3.5 图示中的状态机设定由于是2个GPIF II线程对接消耗端，因此c代码中的DMA应该创建MANY_TO_ONE的模式，使用CyU3PDmaMultiChannelCreate。

3.6 dmaMultiConfig.size大小设定与“LD_DATA_COUNT”和“LD_ADDR_COUNT”设定值一致，但不用减1。

3.7 C代码中，启动Stream前需要写入cyfxgpif2config配置字到SOC寄存器内。

3.8 c代码中需要将状态机强制复位到起始位置。

3.9 c代码需要简历Stream的Callback函数Commit到上位机所需要的数据。

4 参考设计：

4.1 参考设计信息：

详见Infineon官方社区与论坛。

4.2 参考代码

“U3V_SM.cydsn”

“U3V_on_Fx3”

“cyfxuvc_an75779”

4.3 参考文档

《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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