手 USB 軽にを実 3.0 接続現するな F DMAとステート・マシン，GPIF Ⅱ Designerの使い方を理解しよう X3 ！ら USB 3.0 対応 EZ-USB FX3 の GPIF Ⅱ活用の基礎馬場鉄平 Teppei Baba Cypress Semiconductor（以下 Cypress）社の EZ-USB FX3（以下 FX3）は，USB 3.0 に対応したコントローラです．特徴としては，ARM9 プロセッサを内蔵し，さまざまなデバイスを直接接続可能な GPIF（General Programmable Interface）を搭載していることです．FX3 は同社 USB 2.0 対応コントローラ EZ-USB FX2 の上位品種で，GPIF も GPIF Ⅱと大幅に機能アップしています． 1 CPU を介さず高速に USB エンドポイントとの間でデータをやり取りします． GPIF Ⅱから来たデータをそのまま USB エンドポイントに転送する以外にも， USB パケット化するためのヘッダを CPU から付加する機能や，USB エンドポイントから入力したデータのヘッダを取り除く機能があります．例えば画像のようなサイズの大きいデータは GPIF Ⅱから DMA を通じて USB エンドポイントへ転送し，USB パケットのヘッダのようなサイズの小さいものは転送前に CPU で付加するというように，CPU と GPIF Ⅱ，DMA が連携することで高速性と柔軟性を両立しています． ● GPIF Ⅱのスペック GPIF Ⅱは 8/16/32 ビットのデータ・バス幅と，最大 100MHz のクロックをサポートしています．そして最大 40 個のプログラム可能な入出力ピン（GPIO ピン）を持ちます．データ・バスの最大幅は FX3 の型番によって異なり，最大 16 ビットのものと 32 ビットのものがあります．それぞれスペック上の最大帯域は 1.6Gbps または 3.2Gbps です． GPIF Ⅱで利用可能な GPIO ピン数も型番によって異なります．詳しいスペックについてはデータシート（1） EZ-USB FX3 と GPIF Ⅱの概要 ● EZ-USB FX3 を特徴付ける GPIF Ⅱ FX3 は USB 3.0（5Gbps）の物理層チップ（PHY）を内蔵し，ARM9 プロセッサを搭載した USB ペリフェラル・コントローラで，GPIF Ⅱや I2C，SPI，UART， I2S の各種シリアル・インターフェース，そして USB 2.0 の On The Go にも対応しています．ARM プロセッサと GPIF Ⅱの連携による，汎用性の高いインターフェースを備えています． GPIF Ⅱは FX3 に搭載されているプログラム可能な回路で，FX3 と外部プロセッサを媒介する接着剤のような働きをします．マイクロプロセッサ，ASIC， FPGA，イメージ・センサ，メモリなどのさまざまな外部プロセッサを FX3 に接続できますが，GPIF Ⅱは外部プロセッサごとの制御信号の違いを吸収し，FX3 から透過的にアクセスできるようにします（図 1）．なお，GPIF Ⅱは USB 2.0 ペリフェラル・コントローラの FX2LP に搭載されている GPIF の拡張版です． ● GPIF Ⅱの働き図 2 に FX3 のブロック図を示します．GPIF Ⅱと USB エンドポイントは DMA バスに接続しており，外部プロセッサの例をご覧ください．なお，EZ-USB FX3 Development Kit（以下 FX3 DVK）の CYUSB3KIT-001 にはデータ・ EZ-USB FX3 イメージ・センサの信号イメージ・センサ用の設定非同期SRAMの信号設定により信号の違いを吸収説明のためGPIFⅡの中に二つの設定があるが，同時に使用できる設定は一つ CPU DMAバス非同期SRAM用の設定 GPIF Ⅱ 透過的なアクセス図1 GPIF Ⅱの働き 108 USB 3.0 対応 EZ-USB FX3 の GPIF Ⅱ活用の基礎