Здравствуйте. У меня возник ряд вопросов по реализации USB интерфейса на FPGA.

1. Возможно ли реализовать интерфейс USB (1.1 или 2.0), без использования микросхем USB PHY?
2. Есть ли готовые IP ядра реализующие данный интерфейс (Altera Cyclone 4). Знаю, что есть IP Core USB Controller, но не уверен, что это именно то, что мне нужно.
3. Есть ли примеры реализации USB интерфейса на FPGA?

1. Без USB PHY можно электростатикой пробить входы..
3. Смотрите на opencores.org
Вообще USB лучше не делать... Это не промышленный интерфейс. Будет много проблем...

Это почему же? Широко применяется в промышленных приложениях- от технического зрения до серьезных вычислительных платформ. Главное готовить уметь. За 1.х не скажу, а вот 2.0/3.0/3.1 очень широко применяются- без нареканий.

Намучился, спасибо... Пусть кто-то другой применяет, я не буду...

С USB проблемы видел только при кривом силиконе и/или плохой разводке платы(причем корень проблемы как правило не связан напрямую именно с самими линиями усб)- в остальном же нет никаких проблем. Есть хороший пример(или другой) как все достаточно удачно встало- повторюсь, главное правильно готовить.

Да кто же спорит с этим. И миллионы принтеров и клавиатур тоже работают, и много научного оборудования... И даже наши JTAG адаптеры для ПЛИС тоже...
Но вот в цеху их почему-то нет... Как думаете, почему?

Вы знаете где эти камеры стоят? Да и куча другого оборудования стоит не то что в цеху а в реально суровых условиях- усб работает стабильно. Принтеры и клавиатуры- вообще не тот пример.

Есть, их довольно изрядно. Например http://www.slscorp.com/ip-cores/communication.html
И прочая, и прочая...

Выкладывал упрощенный FS USB-хост для подключения клавиатуры, как раз без USB PHY:
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1405699



Если задача - данные гонять между ПЛИС и ПК, лучше 100Base-TX, тоже без внешней PHY-микросхемы можно реализовать.

В университетской программе от Альтеры есть IP Core и много примеров. Все бесплатно, все легально
ftp://ftp.altera.com/up/pub/Altera_Materi..._Output/USB.pdf

PHY нужен

А еще софт-процессор+ОС+драйвер+библиотека. Квадратное колесо, этот USB.
Простой "железный" графический редактор с беспроводной USB-мышкой и выводом на VGA,
написанный на чистом Верилоге, без использования софт-процессоров и тп - занимает ~~1000 ЛЕ _на_все_
(ну еще блочная память для картинки). Сравнить с монструозными решениями на базе CPU - как минимум Линукс с гигабайтом софта.

Можно ссылочку на исходники?
Спасибо!

Можно лишь сделать вывод, что про USB Вы знаете не всё.
А про промышленные условия - вообще, почти ничего...
iosifk Вам все правильно сказал.
P.S. На Форуме было несколько тем про USB. Про его достоинства и недостатки, и возможные области применения.
Очень рекомендую найти и почитать, дабы избавиться от вредных иллюзий на этот счет.

Нет в природе человека который знает все- однако

Однако постановщик диагнозов из вас никуда не годится - особенно повеселило

Темы от "экспертов" типа вас? Не надо и даром- так вышло что я делал( и делаю) приборы с усб 2.0/3.0/3.1 для industrial grade+harsh environment применений, в том числе камеры по аналогии с ссылками и платы обработки(с быстрыми фпга и ацп/цап и пр). Поэтому прежде чем давать "рекомендации" лучше получите сначала знания и опыт в предметной области- постановщиков диагнозов тут и так много, а вы уже закопались на старте: поищите в гугле например по тегу "usb 3.0 harsh environment"(хотя бы это, без захода в MIL)- может и узнаете что-то о реальном мире.

Вы, наверное, много больше меня знаете о реальном мире.
Расскажите тогда, как решается в промышленных приборах проблема гальванической развязки по USB?
Я имею ввиду USB 2.0 режим HS, и USB 3.0.

Хм.. А зачем гальванически развязывать прибор, который кроме как к USB никуда не подключен?

Образно говоря, гальваническая развязка USB видеокамеры осуществляется гальванической изоляцией корпуса камеры и всех ее внутренностей от обьекта видеонаблюдения тем расстоянием которое их разделяет.

Вполне возможно- по крайней мере я в реальном мире живу и работаю в отличие от вас. Сказки с гуру-налетом как вы не рассказываю

Берите и гуглите- впрочем надо сказать что и без этого все прекрасно работает.

Вопрос хороший, при этом я не зря предложил загуглить именно по фразе "usb 3.0 harsh environment"(и 2.0 тоже можно)- камеры это далеко не единственный пример, хотя и очень показательный.

В целом понятно, проще юзать USB PHY, что бы передавать данные на него более простым интерфейсом, а он уже будет формировать выходной сигнал USB. Разработка ведётся для своих целей (домашних так сказать), кто может подсказать микросхемку USB PHY или USB Host/Slave (желательно более популярную), которую можно легко достать?

Да и ещё вопрос, USB PHY и USB Host/Slave это одно и тоже? Не нашел я подробной инфы именно про PHY.

Ещё есть такой вопрос. Если скажем использовать преобразователь USB-FIFO, то я смогу передавать данные только в 1 конец т.е на FPGA, а скажем если передавать их по такой цепочке PC1->USB-FIFO->FPGA->PC2? Преобразователя FIFO-USB я не видел, да и не бывает их скорее всего. Как в таком случае быть?

Желательно такое сразу писать что для домашних упражнений, а то уважаемая публика беспокоится о том, чтобы это не было промышленного применения

Показываю http://www.ftdichip.com/Products/ICs/FT600.html

Судя по этому вопросу, рекомендую просто взять эти FTDI

Надеюсь автор этих строк имеет представление об объемах памяти типичного бытового роутера...

Во-во, а то всех гур распугаете- не смогут диагнозы поставить по интернету

Как бы по корректнее спросить- а в вашей домашней плате, в ней сколько слоев намечено?

А, что необходима именно многослойная плата? Вроде бы задача не кажется настолько сложной, а тут спрашивают про слои. Мне необходимо передать данные с ПК на FPGA и с FPGA на другой ПК, через USB порт. Пока, что на ум пришло только юзать преобразователь USB->FIFO (1 микруха) для передачи данных в FPGA, а вот из FPGA на PC пока, что не знаю как. Если только есть FIFO->USB, но преобразователи USB->FIFO похоже преобразуют только в 1 конец данные, на FPGA.

С USB к сожалению никогда не работал и думал, что данный стандарт не сложен, но оказалось всё иначе.

+

"От оно че, Михалыч!"(с) Ну да, ожидаемый ответ А шума то сколько поднялось.

Вот так и рождаются "промышленные приборы с усб" от которых тяжело на душе у iosifk.

С одной стороны, промышленный стандарт Compact PCI Serial включает в себя несколько линий USB 2.0 (и ведь это не единственный стандарт) - с другой стороны по моему опыту использования USB принтеров я не знаю другого такого глючного стандарта с настолько дохнущими портами от перенапряжения или статики... Как у USB с гальванической и прочей развязкой, защитой от КЗ, защитой от статики? А вибростойкость потребует ведь для USB других разъемов?

О каких промышленных приборах идёт речь? Я разрабатываю данный прибор чисто для своих нужд.

Смотрите, даже если отбросить все сказанное ранее давайте прикинем на "бытовом уровне"- вот делают например разъемы такого типа для усб: и герметичные, и вибростойкие и даже кастомные для военных применений. Небось все для того чтобы усб отпадал и тяжелее было править ситуацию "перевтыканием провуда". Если серьезно, я в свое время удивился насколько широко усб применяется- начиная от устройств попроще заканчивая чисто военными девайсами вплоть до бпла.

Не сочтите за грубость, но здесь находится ответ на ваш вопрос.

На самом деле USB сравнительно прост, мой любимый сайтик, хоть там и есть реклама прибора в конце, это http://www.usbmadesimple.co.uk - при знании английского, логика работы USB покажется запутанной но всё же не обладающей особой сложностью.

Забыл прокомментировать этот момент- можно конечно при наличии некоторого желания, серии и денег вообще все решить разъемом- в духе интегрированных защит и фильтров как например в некоторых MIL-DTL-38999 продуктах(амфенол аэроспейсы и гленэйры скажем) и пр, но можно и проще вестимо- для наиболее интересных промышленных дизайнов(с войной я не связан ) обычно закладывал так:
- сильные супрессоры низкоемкостные(30кВ например для статики)
- синфазный фильтр
- кондиционер/редрайвер

Но даже такую связку можно легко сделать бесполезной запоров платку и/или остальную схему на системном уровне.

есть такая полу-байка, полу-история из жизни.
заказчик хочет новую разработку бпла с парашютным приземлением.
у него спрашивают:
- сколько опытных образцов изготавливаем?
- один.
- а если при испытаниях парашют не раскроется?
- ааа-ооооо-уууу-ыыыыыыы.... ммммм....

в итоге заказано было 3 шт. во время госиспытаний потеряли 2.
бпла - это расходник. поэтому на исполнение чего-либо там пофиг. главное - вес, простота, дешевизна. не будет он летать вечно, поэтому сверхнадёжными их нет смысла делать. Поэтому вариант "достал гражданскую флешку из кармана и воткнул её в военный беспилотник" - вполне рабочий.

В свое время для общего развития писал на FPGA проект USB Device (работал в режимах LS, FS) без применения USB PHY и Microblaze/Nios. Работали 1 контрольный и несколько bulk интерфейсов.
В качестве точки для старта брал проект университета Джона Хопкинса http://www.xess.com/projects/fpga-usb-v2-project/ . Этот проект кривоват конечно, но позволяет разобраться, что и как должно приниматься и передаваться. А дальше дело техники - убрать чисто студенческие ляпы и нормально структурировать проект.

Поддержу EvilWrecker. Добавлю по поводу вибростойкости: в USB3 предлагается целая гамма кабелей с фиксируемыми разьемами, угловых, тонких и т.п. Смотреть тут или тут.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вы знаете примерную стоимость и хотя бы общие детали о начинке современных бпла? Если это не кустарная шайтан-арба то цена и уровень проектирования такие, что даже у самых смелых язык не повернется назвать это "расходником" . Короче опять мимо.

Хорошие ссылки, а вторая картинка просто отличная- собственно по ней ясно почему я первым примером привел камеры.

На самом деле, разговор о "промышленных камерах" - это совсем не то, что нужно ТС.
На самом деле, просто этот пост довольно "стандартный" для "чайников". Ну делает человек что-то на ПЛИС для себя (а это понятно по разговору "чтобы без PHY", потому как для фирмы вешать себе на шею отказы из-за копеечного PHY профессионал никогда не станет)... И надо из проекта получить что-то на хост... А у хоста первое что приходит в голову - это USB...
Но ведь "USB-корка" это же не все... дальше пойдет обработка пакетов... Но об этом "чайники" обычно не задумываются.
И то, что я написал "не применяйте USB", должно было заставить в первую очередь поискать альтернативу. А она есть. И преобразователи UART-USB и USB-SPI на FT2232... Да и любой микроконтроллер за пол-доллара можно взять как контроллер передачи данных на хост. И как UART-USB и как USB- UART-SPI. Примеров передачи данных полно и на Си они легко пишутся... Да, для UART-USB все равно понадобится протокол, но там можно обойтись и символьными кодами..
А для SPI все значительно проще.. Причем кадры в SPI можно сделать длиной в несколько байт и там указать "куда, кому и сколько". А это уже разбирается простым автоматом без проблем...
Стартовый набор и 4 проводка... Затраты копеечные... И это спасет ресурс в ПЛИС в части памяти и интерконнектов..
PS. А Сони, да неплохо. У меня есть видео-камера Сони. И после того, как по гарантии в ней заменили сгоревшую видео-матрицу она работает без проблем...

Дык, кто ж в начале темы мог предполагать А то человек пишет про IP core, архитектуру- а на самом деле гаражная приблуда.

Применительно к "проекту" ТС к вашим словам нечего добавить, если же говорить о ситуации с усб вообще- вы уж точно знаете суть фразы "стоимость отказа", из первых рук. Здесь уместно вспомнить, все эти иностранные приборы для интересных применений с усб очень часто поставляются/интегрируются(системно) с интересными контрактами(на западе юристы свое дело знают)- если бы там все слетало не то чтобы часто, а хотя бы "ну тут раз, ну там два" то уже бы налетели коршуны и бабульки с фирмы срезали до костей. Там это нормальная практика.

Или тупо взять плис с физиком усб Очевидно же что ТС хочет собрать девайс "без ничего", из подножного корма. Следующим вопросом наверное будет "как организовать питание плис, с помощью импульсного регулятора реализованного в ней самой". По возможности без внешних ключей

Спасибо вам

Это запросто. У меня без внешних активных компонентов (транзисторов/усилителей/и тп) радиоканал ПЛИС-ПЛИС(2шт DE0-nano) на сотню метров работал (~~30МГц, передающая антенна ~~1.5м, приемная ~~15см).

Вы на вопрос не ответили.

Это очень простой графический редактор уровня "Hello, world" - написал для старта и проверки связей разных своих модулей - USB-мышки, VGA, блочной памяти.
Мышкой можно рисовать и стирать линии, колесиком двигать картинку, границы экрана отслеживаются, курсор присутствует.
На это требуется 800 ЛЕ. Не вижу смысла приводить данный код. Потом буду доводить до ума, чтобы можно было рисовать сцены для моделирования 2Д-физики в ПЛИС.

Поддерживаю. Какая альтернатива, если вводить данные в ноутбук без промышленных интерфейсов 20..250 кбит на расстояние метра 3 с объекта, которого постоянно касаются люди?  Для меня, проблема USB это нулевая устойчивость к статике и опторазвязка, заземления  тут не спасает. Я делал беспроводной канал но там проблемы связанные с питания.
Задам  три вопроса:
1. Связка USB PHY - PC  или USB PHY -USBhab- PC  устойчивее к помехам статики?
2. Реализуется ли на  USB PHY    пользовательский HID, чтоб юзер не выбирал порт?
3. Если использовать Ethernet+POE целесообразно ли использовать Ethernet - USB или использовать только встроенный порт?

Для справки.
У Аналога есть микросхемы опторазвязки специально для USB...

А для меня проблема была в другом. Возможно, что когда проект в ПЛИС полностью отлажен и данные идут потоком, как в видеокамере, то оно и работает...
А вот при отладке самого проекта в ПЛИС или при сбоях при загрузке, канал USB виснет намертво и надо либо передергивать кабель, либо убивать сервис, а потом его снова перезапускать... Да еще проблемы были с кабелем. До тех пор, пока был серый китайский работало медленно и плохо. И только когда купили немецкий золотой, то заработало быстро. Причем золотой и по контактам и по цене...

Для справки. Нету там никакой "опторазвязки"..

Все что есть в микросхемах которые массово доступны для развякзи усб- все на coupled inductors. Оптикой можно самому развязать если сильно надо.

А для остального мира с точностью до наоборот Если вы используете слабые или незащищенные приборы там где требуется защита то это сугубо ваша вина, не усб.

Возможно я не понял мысль, но какое отношение имеет отладка прототипа к работе в поле отлаженного устройства в релизе?

Китайское дерьмо может привести к неработоспособности даже самые крепкие девайсы- брать нужно хотя бы "нормальный" кабель, а не левый ноунейм. В другую сторону тоже важно не перегнуть.

Говоря про наиболее крепкие и качественные развязки- однозначно LTM2884.

Спасибо за LTM2884 попробую. Это конструктивно . ADUM ничего не дают.
Дело не в "промышленности ноута" связка с Panasonic CF-52 имеет аналогичные проблемы. И надо помнить о гадах- маркетологах
Устойчивость канала с USB PHY и HID возможны?

Почему- это хорошие микросхемы, свою задачу выполняют. Просто лтм покрепче.

Дело не только в супрессорах, развязках, кабелях- сам девайс должен быть сделан адекватно: если у вас например однослойка с землей дорожками , то хоть десять супрессоров с редрайверами поставьте, толку не будет. Все должно быть сделано по уму, не только плата.