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USB 軽に
を実 3.0 接続
現す
るな
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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．
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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
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USB 3.0 対応 EZ-USB FX3 の GPIF Ⅱ活用の基礎