[发明专利]支持USB和GPIO转换的系统级芯片及通信方法

说明书

本发明涉及一种支持USB和GPIO转换的系统级芯片及一种通信方法。所述系统级芯片集成有MCU模块、FPGA模块、总线系统、USB接口以及GPIO接口，所述USB接口和GPIO接口均利用FPGA模块的硬件逻辑资源配置，所述系统级芯片还具有连接USB接口和GPIO接口的桥接系统，用于在MCU模块的控制下实现USB接口和GPIO接口之间的数据格式转换。所述系统级芯片兼顾MCU和FPGA的功能和优势，有助于满足多样化的系统功能性要求，并且，通过设置所述桥接系统，避免了使用USB转GPIO专用控制芯片产生的设计复杂性，使用户设计更为灵活，并且成本较低。所述方法采用上述系统级芯片进行通信。

技术领域

本发明涉及FPGA应用领域，尤其涉及一种支持USB和GPIO转换的系统级芯片及一种通信方法。

背景技术

传统FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)和CPU(中央处理器)分立器件的功能和性能越来越难以满足日益庞大、多样化的数据处理需求，为了满足性能、可扩展以及集成的要求，业界提出了综合FPGA和CPU优势的基于FPGA和MCU(Micro-controller Unit，微控制器)实现的系统级芯片(SoC，也称为片上系统)架构。MCU(微控制器)通常侧重于I/O接口的数量和可编程存储器的大小，适用于大量的输入输出(I/O)操作的场合，但其处理能力和I/O资源有限；FPGA有着丰富的I/O资源，以其固有的可编程性和并行处理的特点十分适合于中高端的控制系统应用。MCU如何利用FPGA的I/O资源以及处理优势已成为一个技术热点。

对于基于FPGA和MCU设计的系统级芯片，为了与不同种类的外部设备连接，所述系统级芯片需要配置不同类型的接口，但是，如果需要在不同接口的外部设备之间建立连接，目前的设计需要配置专用的转接口控制器(或控制芯片)实现，成本高，而且限制了用户设计的灵活度。

发明内容

本发明提出了一种支持USB和GPIO转换的系统级芯片，可以优化系统级芯片性能，降低成本，同时避免使用专用控制芯片导致的设计复杂性。本发明另外提出一种通信方法，采用了所述支持USB和GPIO转换的系统级芯片。

本发明提出的支持USB和GPIO转换的系统级芯片，所述系统级芯片集成有MCU模块、FPGA模块、总线系统、USB接口以及GPIO接口，所述USB接口和所述GPIO接口均利用所述FPGA模块的硬件逻辑资源配置，所述系统级芯片还具有桥接系统，所述桥接系统连接所述USB接口和GPIO接口，用于在所述MCU模块的控制下，实现所述USB接口和所述GPIO接口之间的数据格式转换。

可选的，所述MCU模块通过所述总线系统连接所述桥接系统，并通过所述桥接系统分时控制所述USB接口和所述GPIO接口，以分别获取USB串行数据和GPIO并行数据，所述MCU模块还通过所述桥接系统向所述USB接口或所述GPIO接口发送所述总线系统上传输的数据。

可选的，所述桥接系统包括：

第一编解码单元，所述第一编解码单元用于对来自所述USB接口的USB串行数据进行解码并发送至所述总线系统，以及对所述总线系统上的数据编码后发送给所述USB接口。

可选的，所述桥接系统包括：

第二编解码单元，所述第二编解码单元用于对来自所述GPIO接口的GPIO并行数据进行解码并发送至所述总线系统，以及对所述总线系统上的数据编码后发送给所述GPIO接口。

可选的，所述桥接系统还包括：

并串/串并转换单元，所述并串/串并转换单元用于对发送给所述USB接口的数据进行并行转串行转换，以及对发送给所述GPIO接口的数据进行串行转并行的转换。

可选的，所述系统级芯片采用所述FPGA模块中的IP核来实现所述USB接口。