CYUSB3014

 基于CYPRESS的CYUSB3014开发的USB3.0工业相机有哪些优势

CYPRESS公司推出的2款USB控制器芯片已经成为了市场的主流，被广泛应用于各个

行业和领域，它们分别是USB2.0控制器芯片---EZ-USB FX2LP/CY7C68013A 和USB3.0控制

器芯片EZ-USB FX3/CYUSB3014。目前市场上大多数USB2.0 工业相机和USB3.0工业相机都

是基于这两款芯片开发。

CY7C68013A芯片的内部主要包括高性能微处理器内核、USB2.0收发器、智能引擎

(SIE)、增强8051内核、16K的RAM，4K的FIFO、IO接口、数据总线、地址总线，I2C主控

制器和通用可编程接口等。实测最高IN传输速度可达50MB/S，无论是接口还是速度都非常

适合USB2.0工业相机或者其他USB2.0视频采集的开发。

CYUSB3014 是新一代 USB 3.0 外设控制器， 具有一个可进行完全配置的并行通用

可编程接口GPIF II，最大位宽32位，频率100MHZ，它可与任何处理器、ASIC 或 FPGA 连接。

这个通用可编程接口 GPIF II 是CYPRESS USB 2.0 产品 CY7C68013A中的GPIF 的增强版本。

它可轻松无缝地连接至多种常用接口，比如异步 SRAM、异步和同步地址数据复用式接口、

并行 ATA 等等。CYUSB3014 带有运行频率为200MHZ的ARM926EJ内核，512K 嵌入式SRAM。具

有1MHZ频率的I2C主控制器，33MHZ的SPI主控制器。实测在PC USB3.0接口IN传输速度高达

400MB/S，如果算上外设整个系统的传输速度也可达320多MB/S。

那么基于CYUSB3014开发的USB3.0工业相机与CY7C68013A开发的USB2.0工业相机相比

有哪些优势呢？可见，基于CYUSB3014开发的USB3.0工业相机会比基于CY7C68013A开发的

ELECTRONIC GIANT EG3014芯片数据手册 2012 ©上海屹晶微电子有限公司

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2012 ©屹晶微电子有限公司 版权所有 2 / 12 版本变更记录 版本号 日期 描述 V1.0 2012年06月06日 EG3014数据手册初稿 屹晶微电子有限公司 EG3014芯片数据手册V1.0 大功率MOS管、IGBT管栅极驱动芯片

2012 ©屹晶微电子有限公司 版权所有 3 / 12 目录 1. 特点 ..................................................................................................................................................................... 4 2. 描述 ..................................................................................................................................................................... 4 3. 应用领域 ............................................................................................................................................................. 4 4. 引脚 ..................................................................................................................................................................... 4 4.1. 引脚定义 ............................................................................................................................................. 4 4.2. 引脚描述 ............................................................................................................................................. 4 5. 结构框图 ............................................................................................................................................................. 5 6. 典型应用电路 ..................................................................................................................................................... 5 7. 电气特性 ............................................................................................................................................................. 7 7.1 极限参数 ............................................................................................................................................. 7 7.2 典型参数 ............................................................................................................................................. 8 7.3 开关时间特性及死区时间波形图...................................................................................................... 9 8. 应用设计 ........................................................................................................................................................... 10 8.1 Vcc端电源电压 ................................................................................................................................ 10 8.2 输入逻辑信号要求和输出驱动器特性 ............................................................................................ 10 8.3 自举电路 ........................................................................................................................................... 11 9. 封装尺寸 ........................................................................................................................................................... 12 9.1 SO8封装尺寸 .................................................................................................................................... 12 屹晶微电子有限公司 EG3014芯片数据手册V1.0 大功率MOS管、IGBT管栅极驱动芯片

II 摘 要

随着机器视觉的广泛应用，以及工业4.0和“中国制造2025”的提出，在数

字图像的采集、传输、处理等领域也提出了越来越高的要求。传统的基于ISA接

口、PCI接口、串行和并行等接口的图像采集卡已经不能满足人们对于高分辨率、

实时性的图像采集的需求了。一种基于FPGA和USB3.0高速接口，进行实时高速

图像采集传输的研究越来越成为国内外在高速图像采集研究领域的一个新的热点。

针对高速传输和实时传输这两点要求，通过采用FPGA作为核心控制芯片与USB3.0高速接口协调工作的架构，实现高帧率、高分辨率、实时性的高速图像的

采集和传输，并由上位机进行可视化操作和数据的保存。整体系统采用先硬件后

软件的设计方式进行设计，并对系统各模块进行了测试和仿真验证。通过在FPGA

内部实现滤波和边缘检测等图像预处理操作，验证了FPGA独特的并行数据处理

方式在信号及图像处理方面的巨大优势。

在系统硬件设计部分，采用OV5640传感器作为采集前端，选用Altera的Cyclone IV E系列FPGA作为系统控制芯片，由DDR2存储芯片进行数据缓存，采

用Cypress公司的USB3.0集成型USB3.0芯片作为数据高速接口，完成了各模块

的电路设计和采集卡PCB实物制作。

系统软件设计，主要分为FPGA逻辑程序部分、USB3.0固件程序部分和上位

机应用软件部分。通过在FPGA上搭建“软核”的方式，由Qsys系统完成OV5640

的配置和初始化工作。由GPIF II接口完成FPGA和FX3之间的数据通路。通过编

写状态机完成Slave FIFO的时序控制，在Eclipse中完成USB3.0固件程序的设计

和开发。上位机采用VS2013软件通过MFC方式设计，从而完成整体图像采集数

据通路，并在上位机中显示和保存。

整体设计实现预期要求，各模块功能正常，USB3.0传输速度稳定在320MB/s，

通过上位机保存至PC机硬盘的图像分辨率大小为1920*1080，与传感器寄存器设

CYPRESS CYUSB3014 从EEPROM中启动：

1. 硬件配置

PMODE[2:0]需要设置为1FF（注F表示引脚悬空；硬件EEPROM与I²C引脚相连）

2. 软件设置

① 配置芯片从USB启动（F11），烧写带有UsbI2cRegMode 的 .img程序文件；

② 按照下图烧写8个字节的启动数据；

以上操作是向EEPROM中写入8字节数据43 59 0B B2 F8 00 B4 04，其中前两个字节是CYPRESS公司的签名CY，第三个字节是是EEPROM相关的设置，第四个字节是从EEPROM启动的标志，最后4个字节是PID和VID的值。其中PID的值是00F8，这里故意设置成非00F1，以便和之前的驱动分别开来。图中第6点说明烧写成功；

③ 验证一下上面烧写是否真正成功，按照下图操作：

上图中第3，说明从EEPROM中读出的8个字节，正是前一个过程烧写进去的8个字节，烧写成功；

④ 拔掉USB线，将硬件启动模式设置为从EEPROM启动（1FF或F1F）；

⑤ 出现下图画面，说明USB芯片已经从EEPROM启动了，由于PID=0081，是新设备，因此需要安装驱动程序。

3. 软件编写

① Initialize the I2C interface for the EEPROM of page size 64 bytes.

 status = CyFxI2cInit (CY_FX_USBI2C_I2C_PAGE_SIZE);

② Start the USB functionality. 打开USB的功能

 status = CyU3PUsbStart();

③

④

⑤ 

4. I2C 接口采用 VIO5 供电，该电压独立于其他串行外设。这样，I2C接口可以灵活地在不相同的电压下工作，这个不同于其他串行接口。I2C控制器所支持的总线频率为100 kHz、400kHz和1MHz。当VIO5为1.2V时，支持的最大工作频率为 100kHz。当VIO5 为1.8 V、2.5 V或3.3 V时，支持的工作频率为400 kHz和1MHz。如果在 I2C总线上使用外部EEPROM来引导固件，那么SCL 和 SDA 线上需要使用大小为 2 kΩ 的上拉电阻才能保证正常运行。