[發明專利]USB轉換接口裝置

有效

• 申請號: 202011138649.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112256615B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 杜金鳳;劉春香;劉鍇;任程程;張茹
• 申請（專利權）人: 廣東高云半導體科技股份有限公司
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明涉及一種USB轉換接口裝置。所述USB轉換接口裝置包括通過系統總線交互的MCU模塊和FPGA模塊，其中，所述USB轉換接口裝置利用所述MCU模塊和所述FPGA模塊的軟硬件資源進行協議轉換，實現USB接口設備與指定接口設備之間的互聯，可以解決USB接口設備與采用其它通訊協議的接口設備之間無法直接通信的問題。所述USB轉換接口裝置擴寬了基于MCU和FPGA的片上系統的應用場景，有助于提高設計靈活性，降低用戶設計的復雜度，降低成本。

技術領域

本發明涉及FPGA應用領域，尤其涉及一種USB轉換接口裝置。

背景技術

在物聯網方案中，微控制器(Micro-controllerUnit，以下簡稱MCU)扮演核“芯”角色。但隨著物聯網智能化的提升和迭代，為了滿足性能、可擴展以及集成的要求，微控制器也在從單獨的芯片向著更加高度集成的器件即“MCU+”的趨勢發展。

利用現場可編程門陣列(Field?Programmable?Gate?Array，以下簡稱FPGA)可編程的特點，通過引入FPGA與微控制器實現的片上系統(System?on?Chip，SoC)架構，能根據不同應用場景自由擴展外部設備，具有良好的擴展性，滿足不同應用領域的需求，可以用于各種計算設備、智能設備、移動設備或互聯網設備等產品或者系統平臺，現已成為一個技術熱點。

在基于MCU和FPGA的片上系統架構中，采用不同的接口及協議連接相應的接口設備，但是，不同接口設備之間由于應用的是不同通信協議，彼此之間無法在片內進行通信，需要另外設置專用控制芯片進行通信，導致用戶設計復雜度提高，成本也較高。

發明內容

為了使符合不同通信協議的數據流在不需要專用控制芯片的情況下也能實現傳輸，擴寬基于FPGA和MCU的片上系統的應用場景，提高用戶設計的靈活性，本發明提出了一種USB轉換接口裝置。

本發明的USB轉換接口裝置包括通過系統總線交互的MCU模塊和FPGA模塊，其中，所述USB轉換接口裝置利用所述MCU模塊和所述FPGA模塊的軟硬件資源進行協議轉換，實現USB接口設備與指定接口設備之間的互聯。

可選的，所述USB轉換接口模塊還包括緩存存儲器，所述緩存存儲器用于存儲來自所述USB接口設備和所述指定接口設備的數據，所述緩存存儲器掛載在所述系統總線上。

可選的，所述緩存存儲器由所述FPGA模塊的塊存儲器資源實現。

可選的，所述USB轉換接口裝置包括程序單元，當所述MCU模塊執行所述程序單元中的第一協議轉換指令時，所述MCU模塊將存儲在所述緩存存儲器中的來自所述USB接口設備的數據在軟件層面處理為符合指定協議的數據格式，并通過所述FPGA模塊的資源發送給所述指定接口設備。

可選的，所述指定協議為I2C協議、I3C協議或SPI協議。

可選的，所述MCU模塊在軟件層面實現所述I2C協議或所述I3C協議時，利用延遲函數實現時鐘線SCL，并通過讀取所述緩存存儲器存儲的來自所述USB接口設備的數據，轉換為支持所述I2C協議或所述I3C協議的格式，以實現數據線SDA，并控制所述時鐘線SCL和所述數據線SDA的信號同步向相應的所述指定接口設備發送。

可選的，所述MCU模塊在軟件層面實現所述SPI協議時，利用延遲函數實現時鐘線SCLK，并通過讀取所述緩存存儲器存儲的來自所述USB接口設備的數據，轉換為支持SPI協議的格式，以實現數據輸入線MOSI，并控制所述時鐘線SCLK和所述數據輸入線MOSI的信號同步向相應的所述指定接口設備發送。

可選的，所述FPGA模塊上配置有協議轉換單元，當所述MCU模塊執行所述程序單元中的第二協議轉換指令時，所述MCU模塊利用所述協議轉換單元將存儲在所述緩存存儲器中的來自所述USB接口設備的數據處理為符合指定協議的數據格式，并通過所述FPGA模塊的資源發送給所述指定接口設備。