基于FPGA和VHDL的USB2.0控制器設計

　　2.3 端點操作

　　數據的傳輸實際上通過端點（Endpoint）進行，控制器通過寫端點的寄存器來配置端點，該控制器最多可有16個端點，每個端點有相應的4個寄存器：Epn_CSR、Epn_INT、Epn_BUF0和Epn_BUF1(這里n=0、1、2或3)，其格式如圖6所示。本文使用addr[8:2]7根據地址線來訪問這些寄存器，addr[8:4]用來選擇端點號，其值（16進制）從4到19分別表Epn(n=0...15)。addr[3:2]指定寄存器類型：“00”代表CSR（Control Status Register）;“01”代表中斷寄存器；“10”指向Buffer0；“11”代表Buffer1。這兩個Buffer用來作臨時數據存儲，Buffer0和Buffer1分別作為專用的輸入/輸出緩沖器來提高USB的數據吞吐能力。雙Buffer能夠減少微控制器和驅動軟件之間的延遲。其中端點的CSR寄存器指定端點的工作模式并且向控制器報告指定端點的狀態。Ep_CSR[31:30]必須初始化為“00”（最初使用Buffer0），通過讀這2位可以知道下次所要處理的緩沖器；為“01”時，指定Buffer1。Ep_CSR[27:26]和Ep_CSR[25:24]分別指定端點類型和傳輸類型，其類型編碼參見表1。Ep_CSR[21:18]指定端點號，總共可以有16個端點。Ep_CSR[15]時DMA使能位，為“1”時允許外部DMA操作，否則不允許DMA操作。

表1 類型編碼表

　　當控制器收到中斷時，讀中斷源寄存器（Ep_INT[6:0]）來判斷中斷源和產生的原因?？勺远x中斷源，如Ep_INT[2]定義為該控制器接收到不支持的PID而產生的中斷：Ep_INT[2]=Pid_ERROR。Ep_INT[4]和Ep_INT[3]分別表示Buffer1和Buffer0的滿或空的狀態位。

　　Ep_BUF[31]（標記緩沖器是否被使用過）在使用后被控制器置“1”，在清空或重填充該緩沖器后，控制器清除該位。該閏初始化時為“0”。Ep_BUF[30:17]指定緩沖器能容納的字節數。Ep_BUF[16:0]緩沖器的指針，裝載存儲器SRAM中數據的地址。

　　控制端點（Endpoint0）比較特殊，由于它既要接收也要發送數據，因此對于控制端點，Buffer0用于OUT緩沖器，Buffer1則是IN緩沖器。從SETUP和OUT分組來的數據，寫入Buffer0，IN分組的數據則是從Buffer1中獲取。

　　2.4 DMA操作

　　DMA操作允許控制器與功能接口之間數據的透明傳輸。一旦設置了DMA操作，則不需要微控制器的干預。每個端點有一對DMA_REQ和DMA_ACK信號。當CSR寄存器中DMA使能信號位（Ep_CSR[15]）被置位時，USB控制器使用DMA_REQ和DMA_ACK這兩個信號來進行DMA的流控制。當緩沖區有數據或為空需要填充時發送DMA請求信號DMA_REQ，每傳輸4字節，響應一個DMA_ACK信號。