手 USB 軽に を実 3.0 接続 現す るな F DMAとステート・マシン，GPIF Ⅱ Designerの使い方を理解しよう X3 ！ ら USB 3.0 対応 EZ-USB FX3 の GPIF Ⅱ活用の基礎 馬場 鉄平 Teppei Baba Cypress Semiconductor（ 以下 Cypress）社の EZ-USB FX3（以下 FX3）は，USB 3.0 に対応したコントローラです． 特徴としては，ARM9 プロセッサを内蔵し，さまざまなデバイスを直接接続可能な GPIF（General Programmable Interface）を搭載していることです．FX3 は同社 USB 2.0 対応コントローラ EZ-USB FX2 の上位品種で，GPIF も GPIF Ⅱと大幅に機能アップしています． 1 CPU を介さず高速に USB エンドポイントとの間で データをやり取りします． GPIF Ⅱから来たデータ をそのまま USB エンドポイントに転送する以外にも， USB パケット化するためのヘッダを CPU から付加す る機能や，USB エンドポイントから入力したデータ のヘッダを取り除く機能があります．例えば画像のよ うなサイズの大きいデータは GPIF Ⅱから DMA を通 じて USB エンドポイントへ転送し，USB パケットの ヘッダのようなサイズの小さいものは転送前に CPU で付加するというように，CPU と GPIF Ⅱ，DMA が 連携することで高速性と柔軟性を両立しています． ● GPIF Ⅱのスペック GPIF Ⅱは 8/16/32 ビットのデータ・バス幅と，最 大 100MHz のクロックをサポートしています．そして 最大 40 個のプログラム可能な入出力ピン（GPIO ピン） を持ちます．データ・バスの最大幅は FX3 の型番に よって異なり，最大 16 ビットのものと 32 ビットのも の が あ り ま す． そ れ ぞ れ ス ペ ッ ク 上 の 最 大 帯 域 は 1.6Gbps または 3.2Gbps です． GPIF Ⅱで利用可能な GPIO ピン数も型番によって異 なります．詳しいスペックについてはデータシート（1） EZ-USB FX3 と GPIF Ⅱの 概要 ● EZ-USB FX3 を特徴付ける GPIF Ⅱ FX3 は USB 3.0（5Gbps）の物理層チップ（PHY）を 内蔵し，ARM9 プロセッサを搭載した USB ペリフェ ラル・コントローラで，GPIF Ⅱや I2C，SPI，UART， I2S の各種シリアル・インターフェース，そして USB 2.0 の On The Go にも対応しています．ARM プロセッ サと GPIF Ⅱの連携による，汎用性の高いインター フェースを備えています． GPIF Ⅱは FX3 に搭載されているプログラム可能な 回路で，FX3 と外部プロセッサを媒介する接着剤の ような働きをします．マイクロプロセッサ，ASIC， FPGA，イメージ・センサ，メモリなどのさまざまな 外部プロセッサを FX3 に接続できますが，GPIF Ⅱは 外部プロセッサごとの制御信号の違いを吸収し，FX3 から透過的にアクセスできるようにします（図 1）．な お，GPIF Ⅱは USB 2.0 ペリフェラル・コントローラ の FX2LP に搭載されている GPIF の拡張版です． ● GPIF Ⅱの働き 図 2 に FX3 のブロック図を示します．GPIF Ⅱと USB エ ン ド ポ イ ン ト は DMA バ ス に 接 続 し て お り， 外部プロセッサの例 をご 覧 くだ さ い．な お，EZ-USB FX3 Development Kit（以下 FX3 DVK）の CYUSB3KIT-001 にはデータ・ EZ-USB FX3 イメージ・センサの信号 イメージ・センサ用の設定 非同期SRAMの信号 設定により信号の 違いを吸収 説明のためGPIFⅡの中に二つの 設定があるが，同時に使用でき る設定は一つ CPU DMAバス 非同期SRAM用の設定 GPIF Ⅱ 透過的なアクセス 図1 GPIF Ⅱの働き 108 USB 3.0 対応 EZ-USB FX3 の GPIF Ⅱ活用の基礎
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