USB3.0USB3.0-IPのご IPのご紹介 のご紹介(Altera 紹介(Altera版 (Altera版) Ver1.3J 最新の ファイブ） 最新のV(ファイブ ファイブ） ファミリに対応 ファミリに対応! 対応 新世代USB 新世代USBをいち USBをいち早 をいち早く実装 2015/5/14 Design Gateway Page 1 USB3.0USB3.0-IPとは IPとは • Altera製 Altera製FPGAで FPGAでUSB3.0 SuperSpeedを SuperSpeedを実装する 実装するIP するIPコア IPコア – Protocol&Link Protocol&Linkレイヤと レイヤとDMAC,Host レイヤとDMAC,Host I/F,PIPE I/Fを I/Fを内蔵 – Altera製評価 Altera製評価ボードで 製評価ボードで動作 ボードで動作するリファレンス・デザインで 動作するリファレンス・デザインで提供 するリファレンス・デザインで提供 • 豊富なラインナップ 豊富なラインナップ – Host Host版 版およびDevice およびDevice版 Device版 – データ・レコーダ等実用的 データ・レコーダ等実用的なリファレンス・デザイン 等実用的なリファレンス・デザイン デバイスファミリ Host Host版 版 Device版 Device 版 Cyclone IV USB3H-IP-C4 USB3D-IP-C4 Cyclone V USB3H-IP-C5 USB3D-IP-C5 Arria V USB3H-IP-A5 USB3D-IP-A5 Stratix IV GX USB3H-IP-S4GX USB3D-IP-S4GX USB3.0USB3.0-IPのラインナップ IPのラインナップ 2015/5/14 Design Gateway Page 2 ホスト版 ホスト版USB3.0USB3.0-IPコア IPコア • USB3.0 SuperSpeedの SuperSpeedのHost機能 Host機能を 機能を実装 – USB USBメモリ メモリ, メモリ,USBカメラ USBカメラ等 カメラ等とSuperSpeedで SuperSpeedで接続 – リファレンス・デザインで生 リファレンス・デザインで生データ/ データ/FAT32でのリードライト FAT32でのリードライト可 でのリードライト可 SuperSpeed(5Gbps)接続 SuperSpeed(5Gbps)接続 FAT32で FAT32でR/W可 R/W可 2015/5/14 Design Gateway Page 3 デバイス版 デバイス版USB3.0USB3.0-IPコア IPコア • USB3.0 SuperSpeedのデバイス SuperSpeedのデバイス側 のデバイス側に対応したコア 対応したコア – – – Protocol&Linkレイヤと Protocol&LinkレイヤとDMAC,Host レイヤとDMAC,Host I/F,PIPE I/Fを I/Fを内蔵 具体的な 具体的な実装方法はリファレンス・デザインで 実装方法はリファレンス・デザインで提供 はリファレンス・デザインで提供 リファレンスでストレージ・クラス( リファレンスでストレージ・クラス(擬似USB 擬似USBメモリ USBメモリ) メモリ)を実装 2015/5/14 Design Gateway Page 4 USB3.0USB3.0-IPコアの IPコアの機能 コアの機能(1/2) 機能(1/2) • USB3.0 USB3.0規格 規格の 規格のSuperSpeed(5.0Gbps)通信機能 SuperSpeed(5.0Gbps)通信機能を 通信機能を実装 • ホスト又 ホスト又はデバイス側 はデバイス側コントローラ機能 コントローラ機能を 機能を提供 • SuperSpeed限定 SuperSpeed限定で 限定でFPGA消費 FPGA消費リソースを 消費リソースを節約 リソースを節約 USB3.0-IP コンパイル結果例(コントロール1個, IN/OUT 各2個) 2015/5/14 Design Gateway Page 5 USB3.0USB3.0-IPコアの IPコアの機能 コアの機能(2/2) 機能(2/2) • 最大１５ 最大１５個 １５個のIN/OUTエンドポイントをサポート IN/OUTエンドポイントをサポート – コントロール 1個 – IN/OUT各 IN/OUT各７個まで • 全ての転送 ての転送タップ 転送タップ（Control/Bulk/Isochronous/Interrupt)をサポート • Altera評価 Altera評価ボードで 評価ボードで実機評価可能 ボードで実機評価可能 2015/5/14 Design Gateway Page 6 USB3.0USB3.0-IPパフォーマンス IPパフォーマンス • 現行の 現行のUSB3.0システムで USB3.0システムで最高 システムで最高のパフォーマンス 最高のパフォーマンス – シーケンシャル・ランダムどちらのアクセスも高性能 シーケンシャル・ランダムどちらのアクセスも高性能 – オーバーヘッドを最小化 オーバーヘッドを最小化したデザインを 最小化したデザインを提供 したデザインを提供 デバイス側コアのﾊﾟﾌｫｰﾏﾝｽ実測値 2015/5/14 (参考情報：他社コアのﾊﾟﾌｫｰﾏﾝｽ) Design Gateway Page 7 評価用sof 評価用sofファイル sofファイル • 各種Altera 各種Altera評価 Altera評価ボード 評価ボードで実機動作する 実機動作する無償 する無償sof 無償sofファイル sofファイル – HSMCアダプタ HSMCアダプタ基板 アダプタ基板(AB08 基板(AB08(AB08-USB3HSMC)が USB3HSMC)が必要 HSMCアダプタ基板 (AB08-USB3HSMC) PCのUSB3.0 ポート Configuration IP評価用sofファイル USB3.0-IPの実機評価環境 2015/5/14 Design Gateway Altera製FPGA評価ボード Page 8 HSMCアダプタ HSMCアダプタ基板 アダプタ基板（AB08AB08-USB3HSMC) • 外部PHY 外部PHY必要版 PHY必要版コアの 必要版コアの評価 コアの評価で 評価で使用 – 各種Altera 各種Altera評価 Altera評価ボードの 評価ボードのHSMC ボードのHSMCコネクタと HSMCコネクタと接続 コネクタと接続 – TI製 TI製TUSB1310Aおよび TUSB1310Aおよび周辺回路 および周辺回路を 周辺回路を実装 Samtec HSMCコネクタ(半田面) PHYチップ (TUSB1310A) USB3.0 コネクタ AB08-USB3HSMC 2015/5/14 Design Gateway Page 9 USB3.0USB3.0-IPコアの IPコアの特徴 コアの特徴(1/3) 特徴(1/3) • FPGAでの FPGAでの組 での組み込み機器に 機器に最適化したコア 最適化したコア – 同等の 同等の機能を 機能を最小限のサイズへ 最小限のサイズへ(弊社推定含む 弊社推定含む) パケットリトライ用 パケットリトライ用のRAMは RAMは不要 – SuperSpeedに SuperSpeedに限定して 限定して必要十分 して必要十分な 必要十分な機能 – コアのインターフェースは非常 コアのインターフェースは非常にシンプル 非常にシンプル 他モジュールとの接続 モジュールとの接続がし 接続がし易 がし易い. 標準インターフェースとの 標準インターフェースとの接続 インターフェースとの接続はリファレンスとして 接続はリファレンスとして提供 はリファレンスとして提供( 提供(ソースを公開 ソースを公開) 公開) 2015/5/14 Design Gateway Page 10 USB3.0USB3.0-IPコアの IPコアの特徴 コアの特徴(2/3) 特徴(2/3) • リファレンスデザインの最適化 リファレンスデザインの最適化 – アルテラ標準 アルテラ標準キットでの 標準キットでの評価 キットでの評価および 評価および開発着手 および開発着手が 開発着手が可能 DDRコントローラなどの DDRコントローラなどの標準 コントローラなどの標準IP 標準IPはアルテラのサンプルを IPはアルテラのサンプルを参照可能 はアルテラのサンプルを参照可能 他のIPとも IPとも親和性 とも親和性が 親和性が高い – SOPC Builderを Builderを前提としたデザイン 前提としたデザイン FPGAでは FPGAでは今 では今や標準. 標準. – 完成度が 完成度が高いMass Storage Classを Classを実現( 実現(デバイス側 デバイス側) DDR2DDR2-RAMを RAMを使い100MB以上 100MB以上の 以上の容量 Windows上 Windows上の標準ベンチマーク 標準ベンチマーク(CDM) ベンチマーク(CDM)で (CDM)で性能の 性能の実測が 実測が可能 H/Wの H/WのRTLはソース RTLはソース公開 はソース公開、 公開、移植時に 移植時に優位 S/Wの S/WのCコードもソース公開 コードもソース公開、 公開、機能追加や 機能追加や理解が 理解が容易 2015/5/14 Design Gateway Page 11 USB3.0USB3.0-IPコアの IPコアの特徴 コアの特徴(3/3) 特徴(3/3) • 国内サポートの 国内サポートの充実 サポートの充実と 充実と安心感 – 開発部隊が 開発部隊が近さが違 さが違う 24h以内 24h以内に 以内に何らかのレスポンス – 質問時の 質問時の敷居が 敷居が低い 深い内容でも 内容でも翻訳 でも翻訳の 翻訳の手間がなく 手間がなく、 がなく、有利. 有利. お客様にとって 客様にとって 開発時の 開発時の優位性が 優位性が高いコアとなっています. コアとなっています. コアがあっても周辺 コアがあっても周辺と 周辺と組み込めなければ使 めなければ使えない。 えない。 その為 その為には使 には使い方・内容を 内容を理解できることが 理解できることが大前提 できることが大前提。 大前提。 必要最小限の 必要最小限の手間で 手間で開発着手が 開発着手が可能。 可能。 2015/5/14 Design Gateway Page 12 リファレンス・デザイン( リファレンス・デザイン(全体構成) 全体構成) コアとAvalon Busは ﾌﾞﾘｯｼﾞ回路で接続 コア～PHY間は 業界標準の PIPEｲﾝﾀｰﾌｪｲｽ PHYはアダプタ基板上に実装 リファレンス・デザインのブロック図 2015/5/14 Design Gateway Page 13 リファレンス・デザイン( リファレンス・デザイン(概要) 概要) • 各種Altera 各種Altera評価 Altera評価ボードとアダプタ 評価ボードとアダプタ基板 ボードとアダプタ基板で 基板で実機動作 – 評価用sof 評価用sofファイルの sofファイルのQuartusII/NiosII ファイルのQuartusII/NiosIIプロジェクト QuartusII/NiosIIプロジェクト • コア以外 コア以外の 以外の全HDLソースコードが HDLソースコードが添付 ソースコードが添付 – NiosIIアプリのファームも NiosIIアプリのファームもC アプリのファームもCソースで提供 ソースで提供 2015/5/14 Design Gateway Page 14 リファレンス・デザイン( リファレンス・デザイン(ホスト側 ホスト側) • 接続 接続USB3.0 USB3.0デバイスへシリアル USB3.0デバイスへシリアル経由 デバイスへシリアル経由でコマンド 経由でコマンド実行 でコマンド実行 • FAT32ファイルシステムを FAT32ファイルシステムを実装 ファイルシステムを実装 接続したUSB3.0ストレー ジに対してFAT32の各コ マンドが実行可能 2015/5/14 Design Gateway Page 15 リファレンス・デザイン( リファレンス・デザイン(デバイス側 デバイス側) • ストレージ・クラスとして ストレージ・クラスとしてOS OSからドライブで OSからドライブで認識 からドライブで認識 • FPGA評価 FPGA評価ボードの 評価ボードのDDR ボードのDDRメモリを DDRメモリをRamdisk メモリをRamdiskとして Ramdiskとして使用 として使用 OSからストレージ・ クラスのドライブ として認識 2015/5/14 Design Gateway Page 16 FAT32データ・レコーダ FAT32データ・レコーダ 1. 2. 3. 4. USB3.0デバイス USB3.0デバイス側 デバイス側IPコアのリファレンス・デザイン IPコアのリファレンス・デザイン FPGA側 FPGA側でオンボードのDDR でオンボードのDDRメモリにデータを DDRメモリにデータを収録 メモリにデータを収録 接続PC 接続PCから PCから32GB から32GBの 32GBのFAT32汎用 FAT32汎用ドライブとして 汎用ドライブとして認識 ドライブとして認識 収録した 収録したDDR したDDRデータは DDRデータは32MB データは32MBのデータ・ファイルでアクセス 32MBのデータ・ファイルでアクセス可 のデータ・ファイルでアクセス可 2. DDRメモリにデータを メモリにデータを記録 メモリにデータを記録 3. 32GBの のFAT32ドライブとして ドライブとして認識 ドライブとして認識 4. 32MBのファイルとしてリード のファイルとしてリード可 のファイルとしてリード可 1. USB3.0-IPのリファレンス・デザイン のリファレンス・デザイン 2015/5/14 Design Gateway Page 17 問い合わせ • ホームページに詳細 ホームページに詳細な 詳細な技術資料を 技術資料を用意 – http://www.dgway.com/USB3http://www.dgway.com/USB3-IP_A.html • 問い合わせ – 株式会社 株式会社Design Design Gateway – E-mail : [email protected] – FAX : 050050-35883588-7915 2015/5/14 Design Gateway Page 18 改版履歴 Rev. 0.1 0.2 1.0 1.1 1.2J 1.3J 2015/5/14 日時 2011/9/7 2011/9/8 2011/9/9 2011/9/23 2013/5/20 2014/5/14 履歴 ドラフト初期版作成 写真差し替え等の変更 公開リリース版 図の説明を調整 Host機能/PHY不要版の説明を追加 データ・レコーダの紹介を追加、新ファミリ対応情報を追加 Design Gateway Page 19
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