[发明专利]一种计算设备与FPGA间的USB通信方法和通信系统

摘要

本发明公布了一种计算设备与FPGA间的USB通信方法和通信系统，通过USB总线实际连接计算设备端USB芯片和FPGA端USB芯片；计算设备端USB芯片连接计算设备驱动程序，FPGA端USB芯片连接FPGA通信系统硬件程序；计算设备驱动程序通过通信接口连接计算设备用户软件程序，FPGA通信系统硬件程序通过通信接口连接FPGA用户硬件程序；通过USB总线的实际连接实现计算设备驱动程序与FPGA硬件程序的虚拟连接，进一步实现计算设备用户软件程序与FPGA用户硬件程序的虚拟连接；由此实现通过通信接口连接计算设备和FPGA硬件。本发明能够提供计算设备与FPGA间高效、可靠、强交互性的数据通信，通用性高。

主权项

1.一种计算设备与FPGA间的USB通信方法，通过USB总线实际连接计算设备端USB芯片和FPGA端USB芯片；计算设备端USB芯片连接计算设备驱动程序，FPGA端USB芯片连接FPGA通信系统硬件程序；计算设备驱动程序通过通信接口连接计算设备用户软件程序， FPGA通信系统硬件程序通过通信接口连接FPGA用户硬件程序；通过USB总线的实际连接实现计算设备驱动程序与FPGA硬件程序的虚拟连接，进一步实现计算设备用户软件程序与FPGA用户硬件程序的虚拟连接；其特征是，所述通信接口包括DATA通信接口、CONF通信接口和INT通信接口；由此实现通过通信接口连接计算设备和FPGA硬件；当所述通信接口为DATA通信接口时，所述DATA通信接口在FPGA端的用户接口包括通信系统状态信号、请求与应答信号和DATA交互信号，所述DATA通信接口支持计算设备与FPGA间双向的、互不影响的、不同优先级的数据传输；所述DATA通信接口的信号交互过程包括步骤a11)～a13)：a11)通信系统状态信号向用户提供DATA通信接口信息；DATA通信接口信息包括DATA通信接口是否准备好、DATA通信接口是否存在错误和DATA通信接口有哪些优先级的通道可用信息；a12)用户根据通信系统状态信号发出请求信号，当通信系统准备好时，向用户回复应答信号；请求与应答信号为通信系统与用户的握手信号，握手之后开始数据的传输；a13)通过DATA交互信号进行DATA的数据传输；当所述通信接口为CONF通信接口时，所述CONF通信接口在FPGA端的用户接口包括CONF写入的请求与应答信号、CONF写入的交互信号、CONF读出的请求与应答信号和CONF读出的交互信号；CONF通信接口支持计算设备对FPGA中配置寄存器的读写操作，包括计算设备对FPGA中配置寄存器写操作的交互与传输过程和计算设备对FPGA中配置寄存器读操作的交互与传输过程；所述CONF通信接口的信号交互过程包括步骤b11)～b14)：b11)CONF写入的请求与应答信号为通信系统与用户的握手信号，通信系统向用户发出CONF写入请求，当用户完成CONF写入时，向通信系统回复应答信号；此次握手之后，即完成CONF写入操作；b12)CONF写入的交互信号包括寄存器写地址与写入值，不同的寄存器写地址对应不同的寄存器；通过写入FPGA中的寄存器实现CONF写入操作；b13)CONF读出的请求与应答信号为通信系统与用户的握手信号，通信系统向用户发出CONF读出请求，当用户完成CONF读出时，向通信系统回复应答信号，此次握手之后，即完成CONF读出操作；b14)CONF读出的交互信号包括寄存器读地址与读出值，寄存器读地址与寄存器一一对应，通信系统向用户给出寄存器读地址，用户向通信系统反馈该寄存器的值；通过读取FPGA中的寄存器实现CONF写；当所述通信接口为INT通信接口时，所述INT通信接口在FPGA端的用户接口包括通信系统状态信号和INT请求与清除信号；所述INT通信接口支持FPGA向计算设备发送中断、支持上行传输中断、下行传输中断和用户自定义中断；所述INT通信接口的信号交互过程包括步骤c11)～c12)：c11)通信系统状态信号向用户提供INT接口是否使能信息；c12)INT请求与清除信号包括INT中断请求信号和中断清除信号；用户根据通信系统状态信号判断INT接口是否使能，当INT接口使能时，用户向通信系统发送INT中断请求信号，当通信系统中的计算设备收到INT中断请求信号后，通过通信系统向用户回复中断清除信号，表明INT请求已被处理。