EZ-USB? FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件深度解析

引言

在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，視頻和音頻流應(yīng)用的需求日益增長(zhǎng)。英飛凌的 EZ-USB? FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件為開發(fā)者提供了一個(gè)強(qiáng)大的解決方案，可用于開發(fā)基于 EZ-USB? FX5N USB 3.2 Gen 1x2 設(shè)備控制器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)視頻和音頻的無縫傳輸。今天，我們就來詳細(xì)探討一下這個(gè)套件。

文件下載：Infineon Technologies EZ-USB? FX5N開發(fā)套件 (DVK).pdf

套件概述

套件用途

EZ-USB? FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件主要用于開發(fā)基于 EZ-USB? FX5N USB 3.2 Gen 1x2 設(shè)備控制器（CYUSB3284 - BZXI）的應(yīng)用。借助現(xiàn)成的 FPGA 附加板和攝像頭模塊，它能夠?qū)⒁曨l和音頻無縫地流式傳輸?shù)?USB 主機(jī)。

適用人群

本套件文檔適用于 EZ-USB? FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件的用戶。

重要注意事項(xiàng)

英飛凌提供的評(píng)估板和參考板僅用于評(píng)估和測(cè)試目的，并非商業(yè)化產(chǎn)品。它們未經(jīng)過全面的安全要求、全工作溫度范圍或壽命的制造和操作測(cè)試，也可能不符合 CE 等標(biāo)準(zhǔn)。用戶在使用時(shí)需確保符合相關(guān)國(guó)家的要求和標(biāo)準(zhǔn)，且只能由合格的技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中使用。

安全預(yù)防措施

評(píng)估或參考板包含對(duì)靜電放電（ESD）敏感的部件和組件。在安裝、測(cè)試、維修或修理組件時(shí)，需要采取靜電控制預(yù)防措施。如果不熟悉靜電控制程序，應(yīng)參考適用的 ESD 保護(hù)手冊(cè)和指南。

套件內(nèi)容與下載

套件內(nèi)容

• EZ - USB? FX5N 基板：硬件部分，是整個(gè)套件的核心基礎(chǔ)。
• USB - C 電纜：支持每個(gè)通道 10 Gbps 的傳輸速度，可用于 USB 3.2 Gen 1x2 應(yīng)用。
• 快速入門指南（QSG）硬拷貝：方便用戶快速了解套件的基本使用方法。
• 套件外殼和泡沫：用于保護(hù)套件組件并保持其在容器中的正確位置。

文檔與文件下載

可以從 EZ - USB? FX5N 套件網(wǎng)頁(yè)下載 KIT_FX5N_FMC_001 套件文檔和硬件設(shè)計(jì)文件。文檔包括快速入門指南（QSG）、套件用戶指南（即本文檔）和發(fā)行說明；硬件設(shè)計(jì)文件包括原理圖、物料清單（BOM）和布局文件。

基板詳情與特性

基板詳情

EZ - USB? FX5N 基板有清晰的上下視圖，從視圖中我們可以看到各個(gè)組件的布局和連接方式，這對(duì)于后續(xù)的開發(fā)和調(diào)試非常重要。

基板特性

• 控制器：采用 EZ - USB? FX5N 控制器，具備強(qiáng)大的處理能力。
• 存儲(chǔ)模塊：配備兩個(gè) QSPI SPI 閃存，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序。
• 調(diào)節(jié)器：板載 1.8 V 和 3.3 V DC - DC 開關(guān)調(diào)節(jié)器，為各個(gè)組件提供穩(wěn)定的電源。
• 啟動(dòng)模式開關(guān)：可選擇 USB 啟動(dòng)或 SPI 啟動(dòng)模式，增加了使用的靈活性。
• 接口連接器：FMC - HPC 夾層連接器用于連接 FPGA 板，40 針 GPIO 頭用于連接 GPIO 附件板，SS USB 端口支持高達(dá) 10 Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速度，F(xiàn)S USB 端口用于數(shù)據(jù)記錄。

軟件安裝

SDK 下載

從 EZ - USB? FX5N 套件網(wǎng)頁(yè)下載 EZ - USB? FX5N SDK。

軟件安裝

• EZ - USB? 控制中心：從網(wǎng)頁(yè)下載并安裝 EZ - USB FX 控制中心應(yīng)用程序，可能需要管理員權(quán)限。
• Pleora eBUS Player：對(duì)于 USB3Vision（U3V）視頻流，根據(jù)系統(tǒng)版本（Windows 64 位或 32 位）下載并安裝該應(yīng)用程序。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

頂層硬件設(shè)計(jì)

EZ - USB? FX5N 基板通過 USB - C 電纜連接到 PC，為了展示套件和 FPGA 的完整功能，需要將附加板連接到 EZ - USB? FX5N DVK。

DVK 設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

• USB - C SS 連接器（J2）：套件采用總線供電，通過 USB - C SS 連接器與 PC 接口。該連接器經(jīng)過 USB - IF 認(rèn)證，具備 TVS 二極管用于 ESD 保護(hù)。
• 模式選擇開關(guān)（SW2）：可選擇 EZ - USB? FX5N 的啟動(dòng)模式，有 USB 啟動(dòng)和內(nèi)部閃存啟動(dòng)兩種模式。
• 電源供應(yīng)：套件由總線供電，可通過移除連接器 J1 引腳 1 - 2 的跳線斷開主機(jī) PC 的 VBUS 供應(yīng)。板上有兩個(gè)英飛凌的 IR3883MTRPBF 調(diào)節(jié)器，分別生成 3.3 V 和 1.8 V 的電壓。
• EZ - USB? FX5N（U1）：10 Gbps 設(shè)備控制器，支持 UVC、UAC、U3V 和 USB 供應(yīng)商類協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)視頻和音頻的無縫流式傳輸。
• QSPI 閃存（U6，U7）：兩個(gè) 256 Mb 的 QSPI 閃存設(shè)備，用于存儲(chǔ) FPGA 二進(jìn)制文件。
• FMC HPC 夾層連接器（J8）：采用 ASP - 134488 - 01 連接器，支持 ANSI/VITA 57 標(biāo)準(zhǔn)，用于連接 FPGA 附加板。
• GPIO 接口連接器（J5）：2X10 針 GPIO 連接器，可連接各種外部附加模塊，如 CAN 收發(fā)器、PDM 麥克風(fēng)等。
• USB - C 全速連接器（J3）：用于設(shè)備編程和調(diào)試，外部程序員或調(diào)試器通過該連接器與設(shè)備的 Serial Wire Debug（SWD）或 JTAG 接口引腳通信。
• SWD 頭（J6）：可用于對(duì) EZ - USB? FX5N 設(shè)備進(jìn)行編程，也可用于 JTAG 操作和邊界掃描操作。
• 晶體（Y1）：提供 24 MHz 的時(shí)鐘信號(hào)，公差為 ±10 ppm，驅(qū)動(dòng)電平為 100 μW。
• LED（USER_LED，PWRON）：用戶 LED 用于固件調(diào)試，電源指示燈在電源開啟時(shí)亮起，指示 3.3 V 電源供應(yīng)正常。

套件編程

用戶應(yīng)用程序編程

1. 按照 SDK 用戶指南構(gòu)建要在套件上編程的代碼示例項(xiàng)目。
2. 打開 EZ - USB? FX 控制中心應(yīng)用程序。
3. 通過套件提供的 USB - C 電纜將 EZ - USB? FX5N DVK 連接到 PC。
4. 按住 PMODE 開關(guān)（SW2），并通過按下 RESET 開關(guān)（SW3）重置設(shè)備，然后釋放 PMODE 開關(guān)（SW2）。
5. 等待 EZ - USB? FX 控制中心實(shí)用工具檢測(cè)到引導(dǎo)加載程序。
6. 在控制中心中選擇編程選項(xiàng)，如點(diǎn)擊 FX3G2 USB BL > 點(diǎn)擊 Program > 點(diǎn)擊 Internal Flash。
7. 導(dǎo)航到代碼示例項(xiàng)目的輸出文件夾，選擇要編程的十六進(jìn)制文件并點(diǎn)擊打開。
8. 等待編程完成，觀察 EZ - USB? FX5N 設(shè)備分離消息。

應(yīng)用運(yùn)行（內(nèi)部彩條）

查看 UVC 輸出（Windows 相機(jī)應(yīng)用程序）

1. 按照 SDK 用戶指南中的說明構(gòu)建 uvc_inmem 項(xiàng)目。
2. 按照用戶應(yīng)用程序編程步驟將生成的 .hex 文件編程到 EZ - USB? FX5N。
3. 打開 Windows 設(shè)備管理器，驗(yàn)證 EZ - USB? FX5N 相機(jī)是否列出。
4. 打開 Windows 相機(jī)應(yīng)用程序，點(diǎn)擊翻轉(zhuǎn)相機(jī)選項(xiàng)，確保在設(shè)置窗口中選擇的分辨率為 3840X2160，觀察視頻流。
5. 在 USB 3.2 Gen 1x2 主機(jī)上，幀率約為 60 fps，可通過串口終端（如 Tera Term）查看。

查看 U3V 輸出（eBus Player 應(yīng)用程序）

1. 按照 SDK 用戶指南中的說明構(gòu)建 u3v_inmem 項(xiàng)目。
2. 按照用戶應(yīng)用程序編程步驟將生成的 .hex 文件編程到 EZ - USB? FX5N。
3. 檢查設(shè)備管理器中的 USB 枚舉情況。
4. 打開 eBus Player 應(yīng)用程序，選擇可用設(shè)備并點(diǎn)擊確定。
5. 點(diǎn)擊播放按鈕，觀察視頻流。內(nèi)部彩條可實(shí)現(xiàn)高達(dá)約 60 fps 的流式傳輸。

故障排除

如果 EZ - FX? 控制中心未檢測(cè)到 EZ - USB? FX5N 設(shè)備，可以按下并按住 PMODE 開關(guān)（SW2），重置 EZ - USB? FX5N（通過按下 RESET 開關(guān) SW1 或?qū)μ准M(jìn)行電源循環(huán)），然后延遲釋放 PMODE 開關(guān)。如果還有其他問題，可以在英飛凌技術(shù)支持頁(yè)面創(chuàng)建支持請(qǐng)求。

總結(jié)

EZ - USB? FX5N DVK (KIT_FX5N_FMC_001) 套件為開發(fā)者提供了一個(gè)全面的解決方案，用于開發(fā)視頻和音頻流應(yīng)用。通過詳細(xì)了解套件的內(nèi)容、安裝、編程和運(yùn)行等方面，開發(fā)者可以更好地利用這個(gè)套件實(shí)現(xiàn)自己的項(xiàng)目目標(biāo)。大家在使用過程中遇到任何問題，歡迎在評(píng)論區(qū)交流討論。