[發明專利]一種計算設備與FPGA間的USB通信方法和通信系統

有效

• 申請號: 201610044469.4
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105786752B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 王韜;李志偉;丁博巖;呂松武
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種計算設備與FPGA間的USB通信方法，通過USB總線實際連接計算設備端USB芯片和FPGA端USB芯片；計算設備端USB芯片連接計算設備驅動程序，FPGA端USB芯片連接FPGA通信系統硬件程序；計算設備驅動程序通過通信接口連接計算設備用戶軟件程序， FPGA通信系統硬件程序通過通信接口連接FPGA用戶硬件程序；通過USB總線的實際連接實現計算設備驅動程序與FPGA硬件程序的虛擬連接，進一步實現計算設備用戶軟件程序與FPGA用戶硬件程序的虛擬連接；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；由此實現通過通信接口連接計算設備和FPGA硬件；

當所述通信接口為DATA通信接口時，所述DATA通信接口在FPGA端的用戶接口包括通信系統狀態信號、請求與應答信號和DATA交互信號，所述DATA通信接口支持計算設備與FPGA間雙向的、互不影響的、不同優先級的數據傳輸；所述DATA通信接口的信號交互過程包括步驟a11)～a13)：

a11)通信系統狀態信號向用戶提供DATA通信接口信息；DATA通信接口信息包括DATA通信接口是否準備好、DATA通信接口是否存在錯誤和DATA通信接口有哪些優先級的通道可用信息；

a12)用戶根據通信系統狀態信號發出請求信號，當通信系統準備好時，向用戶回復應答信號；請求與應答信號為通信系統與用戶的握手信號，握手之后開始數據的傳輸；

a13)通過DATA交互信號進行DATA的數據傳輸；

當所述通信接口為CONF通信接口時，所述CONF通信接口在FPGA端的用戶接口包括CONF寫入的請求與應答信號、CONF寫入的交互信號、CONF讀出的請求與應答信號和CONF讀出的交互信號；CONF通信接口支持計算設備對FPGA中配置寄存器的讀寫操作，包括計算設備對FPGA中配置寄存器寫操作的交互與傳輸過程和計算設備對FPGA中配置寄存器讀操作的交互與傳輸過程；所述CONF通信接口的信號交互過程包括步驟b11)～b14)：

b11)CONF寫入的請求與應答信號為通信系統與用戶的握手信號，通信系統向用戶發出CONF寫入請求，當用戶完成CONF寫入時，向通信系統回復應答信號；此次握手之后，即完成CONF寫入操作；

b12)CONF寫入的交互信號包括寄存器寫地址與寫入值，不同的寄存器寫地址對應不同的寄存器；通過寫入FPGA中的寄存器實現CONF寫入操作；

b13)CONF讀出的請求與應答信號為通信系統與用戶的握手信號，通信系統向用戶發出CONF讀出請求，當用戶完成CONF讀出時，向通信系統回復應答信號，此次握手之后，即完成CONF讀出操作；

b14)CONF讀出的交互信號包括寄存器讀地址與讀出值，寄存器讀地址與寄存器一一對應，通信系統向用戶給出寄存器讀地址，用戶向通信系統反饋該寄存器的值；通過讀取FPGA中的寄存器實現CONF寫；

當所述通信接口為INT通信接口時，所述INT通信接口在FPGA端的用戶接口包括通信系統狀態信號和INT請求與清除信號；所述INT通信接口支持FPGA向計算設備發送中斷、支持上行傳輸中斷、下行傳輸中斷和用戶自定義中斷；所述INT通信接口的信號交互過程包括步驟c11)～c12)：

c11)通信系統狀態信號向用戶提供INT接口是否使能信息；

c12)INT請求與清除信號包括INT中斷請求信號和中斷清除信號；用戶根據通信系統狀態信號判斷INT接口是否使能，當INT接口使能時，用戶向通信系統發送INT中斷請求信號，當通信系統中的計算設備收到INT中斷請求信號后，通過通信系統向用戶回復中斷清除信號，表明INT請求已被處理。