[实用新型]基于FPGA片上系统的接口转换装置

说明书

本实用新型涉及一种基于FPGA片上系统的接口转换装置，其中FPGA器件配置有USB外设接口和GPIO外设接口，所述微控制器连接并控制所述USB外设接口，所述微控制器连接并控制所述GPIO外设接口，所述USB外设接口通过所述微控制器与所述GPIO外设接口在片内耦接。所述接口转换装置可以通过耦接的USB外设接口和GPIO外设接口进行交互，提高了系统接口的灵活性，可以避免使用专用控制芯片导致的设计复杂性，用户设计更为灵活，并且成本较低。

技术领域

本实用新型涉及FPGA应用领域，尤其涉及一种基于FPGA片上系统的接口转换装置。

背景技术

传统FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和CPU分立器件的功能和性能越来越难以满足日益庞大、多样化的数据处理需求，为了满足性能、可扩展以及集成的要求，业界提出了综合FPGA和CPU优势的基于FPGA和MCU(Micro-controllerUnit，微控制器)实现的片上系统(SoC)架构。MCU通常侧重于I/O接口的数量和可编程存储器的大小，适用于大量的I/O操作的场合，但其处理能力和I/O资源有限；FPGA有着丰富的I/O资源，以其固有的可编程性和并行处理的特点十分适合于中高端的控制系统应用。MCU如何利用FPGA的I/O资源以及处理优势已成为一个技术热点。

对于基于FPGA和MCU设计的片上系统(简称FPGA片上系统)，为了与不同种类的外部设备连接，所述片上系统需要配置不同类型的接口，但是，如果需要在不同接口的外部设备之间建立连接，目前的设计需要配置专用的转接口控制器(或控制芯片)实现，成本高，而且限制了用户设计的灵活度。

实用新型内容

为了优化FPGA片上系统的功能，降低成本，同时避免使用专用控制芯片导致的设计复杂性，本实用新型提出了一种基于FPGA片上系统的接口转换装置。

本实用新型提出的基于FPGA片上系统的接口转换装置，包括FPGA片上系统，所述FPGA片上系统包括集成设置的FPGA器件和微控制器，所述FPGA器件配置有USB外设接口和GPIO外设接口，所述微控制器连接并控制所述USB外设接口，所述微控制器连接并控制所述GPIO外设接口，所述USB外设接口通过所述微控制器与所述GPIO外设接口在片内耦接。

可选的，所述FPGA片上系统包括系统总线，所述微控制器的内核通过所述系统总线接收和发送数据，所述USB外设接口和所述GPIO外设接口均连接所述系统总线。

可选的，所述USB外设接口包括片内USB接口、USB控制器和片外USB接口，所述片内USB接口连接所述系统总线，所述USB控制器的一端连接所述片内USB接口，另一端连接所述片外USB接口，所述片外USB接口用于连接第一外设设备。

可选的，所述第一外设设备为一上位机。

可选的，所述GPIO外设接口包括片内GPIO接口、GPIO控制器和片外GPIO接口，所述片内GPIO接口连接所述系统总线，所述GPIO控制器的一端连接所述片内GPIO接口，另一端连接所述片外GPIO接口，所述GPIO片外接口用于连接第二外设设备。

可选的，所述第二外设设备为一下位机。

可选的，所述FPGA器件配置有随机存取存储器，所述随机存储存储器挂载在所述系统总线上。

可选的，所述FPGA器件配置有只读存储器，所述只读存储控制器挂载在所述系统总线上。

可选的，所述FPGA器件包括输入输出缓存器，所述GPIO外设接口利用所述输入输出缓存器实现。

可选的，所述FPGA器件包括时钟电路，所述微控制器的内核连接所述时钟电路。