作者：Hello，Panda

大家早上好，中午好，下午好，晚上好，熊貓君又來了。這次計劃做一個連載，大概6期左右，主要介紹英飛凌最新的FX5/10/20的器件應用。目前，熊貓君手上調試的是一個Sensor（IMX586）+Crosslink-NX FPGA（LIFCL-40）+ FX10（CYUSB4014）的一套板子，調試FPGA采集Bayer圖像經USB3.2（10Gbps）傳輸到計算機。

一、器件介紹

因為拿到的是FX10系列的器件，那么介紹就以CYUSB4014為例。（有消息人士傳FX5/10/20都是基于同一個Die，熊貓君這里沒有得到官方信息，不予置評）。

（1）支持USB3.2Gen2，兼容10/5GBps和480Mbps PHY；支持USB Type-C，最高32個USB Endpoint；

（2）SoC內置1個150MHz的Cortex-M4F核和1個100MHz的M0+核；

（3）內部存儲資源如下：

a)512KB的應用程序Flash空間，用于存儲用戶應用程序；

b)128KB SRAM,可以配置為4個32KB區域，在在Deep Sleep模式下，這些區域能夠配置為Retain Data模式；

c)128KB ROM，內置ROM Boot啟動代碼，包含設備初始化、寫Flash、安全、eFuse編程和其他系統級的函數功能。ROM代碼由CM0+ CPU執行；

d)1MB數據緩存SRAM，用做LVSD/LVCMOS到USB的數據緩沖區；

e)1024位的OTP eFuse，其中648bit用于存儲系統的Die ID、設備ID、初始化的Trim設置、設備生命周期和安全設置等。其它區域用于存儲秘鑰、hash值、unique ID等等。在編程eFuse時，VDDD必須是2.5V。

（4）GPIF III接口

支持LVDS/SubLVDS和LVCMOS兩種類型的接口輸入：

??? a)兩組LVDS接口，每組由8對數據、1對時鐘、1對控制和7根單端LVCMOS控制信號構成，兩組可合并為16對數據的鏈路使用。最高LVDS速率為1.25Gbps/Lane（FX10是接收端時）；

b)兩個port，每個port由16根數據線，1個時鐘和10根控制線構成，2個port可合并為32bit的數據總線，FX10是接收端時，可支持最高160MHz的DDR/SDR數據，是發送端時，最高100MHz。

（5）外設

支持最高48個GPIO：可用作QSPI，7個可配置的I2C、UART或SPI接口，2通道音頻接口（I2S或PDM轉PCM），一個全速USB2.0 FS用于VCOM通信，8個PWM輸出和1個CAN FD接口。

（6）時鐘資源

內置了8MHz振蕩器，32KHz振蕩器，可接入24MHz的外部晶振；內置PLL和FLL，多個時鐘分頻器。

（7）加密與安全

支持“Secure Boot”，僅允許可執行（execute-only）的代碼安全模式，秘鑰和TRNG功能。

（8）封裝：BGA-169 Ball，10×10mm，0.75mm球間距。

下圖是FX10的體系架構框圖。

圖1 FX10架構框圖

二、硬件設計

硬件設計主要考慮供電、啟動和接口，PCB Layout時重點考慮信號完整性。本例中將FX10的輸入接口設計為LVDS以減少IO使用量。

（1）供電設計

如下圖2所示是FX10的供電系統：

圖2 FX10供電系統

設計電源系統的兩大要點：其一是必須滿足功能性能要求，其二是將系統功耗降到最低。將系統功耗降低有兩層考慮，一層是使用效率高的電源芯片，第二層就是使FX10工作在最佳最省電的狀態。從數據手冊上可以看到，在內核電壓VDDD工作在1.8V使，能效比最高，因此，各路電軌可設計如下：

a)VDDD：內核供電，設計為1.8V。但需要注意的是，在編程efuse時，需要配置為2.5V；

b) VCCD：FX10內部轉換器，將VDDD變為1.1V電壓，外接退耦電容即可；

c)VDDIO_X:給外設IO供電，全部設計為1.8V；

d)USB3V18：給USB3.2物理層供電，1.8V；

e)V33：給USB2 HS PHY供電，3.3V；

f）VDDIO_P0/1:LVDS/LVCMOS接口模塊，因為選擇的是LVDS接口，該處必須使用3.3V供電；

g)VDDIO_Px_CTRL:單端控制信號供電，選擇1.8V。

由上可知：需要3.3V、2.5V和1.8V三組供電，如無需使用efuse功能或3.3V為可在線編程電源，則只需3.3V和1.8V兩組供電即可。

（2）啟動模式

BOOT模式通過GPIO PMODE_13.0選擇，該IO低電平時從內部Flash啟動，高電平時從USB啟動。

（3）Layout設計

FX10器件Layout設計請參見官方文檔AN238422《EZ-USB FX5/FX10 hardware design Guidelines and schematic checklist》。

三、開發環境

（1）開發環境和編譯器

FX10 SoC端開發環境使用Modus ToolBox交叉環境+Visual Studio Code IDE（或IAR、ARM MDK等）編譯器實現。官方提供的SDK基于FreeRTOS（當前基于內核版本version 10.4.6），SDK提供外設驅動庫、LVDS IP驅動、USB協議棧和DMA管理等等。

官方提供了若干個例程，包括UAC、UVC、USB3 Vision等音視頻流協議，使用LVCMOS接口的Slave FIFO協議等。用戶可以基于例程修改開發自己的應用。需要特別注意的是Slave FIFO例程僅支持LVCMOS接口輸入。

根據所選的編譯器IDE，可以支持GUN、ARMCC或IAR。建議用戶選擇自己熟悉的IDE和編譯工具鏈。官方給的例程是基于Modus ToolBox 3.1.0及以上版本+Visual Studio Code IDE+OpenOCD KitProg3調試。

下圖3是Modus ToolBox支持EZ-USB FX10開發框架。

圖3 ModusToolbox For EZ-USB FX10

（2）在線調試

在線調試支持SWD接口和JTAG接口。FX10支持OpenOCD和GDB調試協議，對應的調試器分別是KitProg3和Segger J-Link。所有的官方開發套件都搭載KitProg3調試器，這個調試器原廠的1千多，第三方貳佰來塊。對國內用戶而言，似乎更加熟悉J-LINK。

（3）計算機端

與上一代的CyUSB3014類似，提供了一個EZ-USB Control Center實現一些基本的功能，如編程、查看設備信息。UVC、U3V等協議可以直接使用第三方工具播放，Slave FIFO也是老辦法，自己寫客戶端軟件接收數據和解析、保存、播放。

好了，今天算是起了個頭。對FX10的器件特點、硬件設計和開發調試環境的搭建做了一個簡要介紹。下一期是修改、編譯和調試SDK軟件的內容。各位晚安。Good Night。