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2021.07.30

TE0808の使い方(6) UltraScale+でUSB3.0を使う回路の設計

TrenzElectronic社のTE0803/TE0807/TE0808はZYNQ UltraScale+を搭載したSoMです。UltraScale+にはPS GTRというギガビットトランシーバが内蔵されていて、これを使うことでUSB3.0の通信を行うことができます。

とはいっても、USB3.0は最初の接続時はUSB2.0として動作してネゴーシエーションの末にUSB3.0でリンクアップするしくみなので、USB2.0でも接続できる回路にしておかなければなりません。

まずはUSB2.0の信号を出す

ZYNQ UltraScale+のI/OはUSB2.0をそのまま出すことができないので、USB PHYを外付けします。

おすすめはUSB3320です。

Usb2

USB3320の端子にはUSB_DATA0~7、USB_STP、USB_NXT、USB_DIR、USB_CLKがあります。USB_CLKはUSB3320→ZYNQ方向の信号ですが、それ以外はZYNQ→USB3320または双方向信号です。これらの信号はMIOに接続します。

ZYNQのMIOはコネクタJ3の115~128に出るので、接続してください。

Usb2_conn

また、VCCOは1.8Vなので、USB3320のVIO電圧も1.8Vにしてください。USB3320のクロック周波数はREFSELで選択できるので、入手しやすい水晶発振器を選んでください。

USB3320のRESETB端子は、MIOをGPIOとして使ってリセットがかけられるようにしておいたほうがよいでしょう。FSBLの中でリセットするのが良いと思われます。

USB3.0の信号の出し方

USB3.0の高速信号はPSのGTRから出力されます。バンクは505で、コネクタJ2の下の図の場所から出力されます。

Usb3_conn

Bank505にはTXとRXが4組ずつありますが、どこを使っても構いません。TE0808の純正ベースボードTEBF0808-04AではTX1/RX1を使用していたので上の図では同じくTX1/RX1を使用するようにしています。なお、ZCU104ではTX2/RX2を使用しているようです。

まとめ

USB3.0といっても、最初はUSB2.0として起動します。ZYNQ UltraScale+はUSB2.0を直接出せないのでPHYを使います。おすすめのPHYはUSB3320です。

USB3320によってUSB2.0の信号を作り、PS GTRのどれか1本を使ってUSB3.0の信号を作ります。

ZYNQ UltraScale+はUSBからもブートできるらしいので、ぜひ試してみたいですね。

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