探索CYUSB3KIT - 004 EZ - USB? SX3 開發(fā)套件的無限可能

在當(dāng)今數(shù)字化飛速發(fā)展的時代，USB 技術(shù)不斷革新，為各類音頻和視頻應(yīng)用帶來了新的機(jī)遇。CYUSB3KIT - 004 EZ - USB? SX3 開發(fā)套件作為一款強(qiáng)大的工具，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了電子工程師們進(jìn)行 USB Type - C 音頻和視頻流應(yīng)用開發(fā)的理想選擇。今天，就讓我們深入探索這款開發(fā)套件的奧秘。

文件下載：Infineon Technologies CYUSB3KIT-004 EZ-USB? SX3 SuperSpeed學(xué)習(xí)套件.pdf

套件概述

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB? SX3 開發(fā)套件（DVK）基于英飛凌可配置的 SuperSpeed USB 控制器 SX3 產(chǎn)品系列。SX3 擁有完全可配置的通用接口，能與任何處理器、ASIC、圖像傳感器或現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）輕松連接，為開發(fā)者提供了極大的靈活性。

關(guān)鍵特性

• 高清視頻流：支持從板載圖像傳感器模塊以 YUV 格式進(jìn)行高達(dá) 1080p @30fps 的視頻流傳輸。
• 立體聲音頻：可實(shí)現(xiàn)板載 L/R 數(shù)字 MEMS 麥克風(fēng)的音頻流傳輸，帶來清晰的立體聲效果。
• USB 總線供電：方便實(shí)用，無需額外的電源供應(yīng)。
• 外接相機(jī)接口：提供來自樹莓派的外部現(xiàn)成 MIPI 相機(jī)接口，拓展了應(yīng)用的可能性。
• 兼容性強(qiáng)：與 FX3 開發(fā)套件互連板兼容，便于系統(tǒng)集成。
• 板載調(diào)節(jié)器：確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
• 固件控制：配備固件控制的 LED 和用戶開關(guān)，方便調(diào)試和操作。
• GPIO 接口：提供豐富的 GPIO 接口，便于連接外部設(shè)備。

套件內(nèi)容

該套件包含 SX3 基板、相機(jī)擴(kuò)展板、SuperSpeed USB - C 電纜、快速入門指南硬拷貝、套件外殼和泡沫等。不過，開發(fā)應(yīng)用時可能還需要一些額外的物品，如樹莓派的 MIPI 相機(jī)模塊、22 針到 15 針的帶狀電纜以及 FX3 開發(fā)套件互連板等。

軟件安裝

準(zhǔn)備工作

安裝 SX3 配置實(shí)用軟件和其他英飛凌軟件需要管理員權(quán)限，但安裝完成后運(yùn)行軟件則無需此權(quán)限。

安裝步驟

1. 安裝 CYUSB3KIT - 004 DVK 軟件：從指定鏈接下載并安裝 EZ - USB? SX3 配置實(shí)用程序，可對 CYUSB3KIT - 004 DVK 上的示例模板進(jìn)行配置和評估。該程序提供了適用于 Windows、Linux 和 macOS 的可安裝包。
2. 安裝 Audacity 軟件：從官網(wǎng)下載并安裝最新版本的 Audacity 軟件，用于查看 DVK 板載麥克風(fēng)的錄音。同樣，該軟件也支持 Windows、Linux 和 macOS 系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計

頂層硬件設(shè)計

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB? SX3 開發(fā)套件由兩塊板組成：

• 基板：包含 SX3 設(shè)備、外部 SPI 閃存模塊、電源、USB Type - C 連接器以及用于擴(kuò)展模塊的接口連接器。
• 相機(jī)擴(kuò)展板：集成了萊迪思半導(dǎo)體的 Crosslink FPGA、板載圖像傳感器模塊、麥克風(fēng)、電源以及用于樹莓派的外部接口連接器。

基板設(shè)計細(xì)節(jié)

基板采用了 SX3 芯片（CYUSB3017 - BZXI）、USB Type - C 連接器、SuperSpeed MUX 和 SPI 閃存，通過 19.2 - MHz 晶體提供穩(wěn)定的時鐘信號。板上提供了方便的 SX3 接口，如 GPIOs、I2C、SPI 和 JTAG 等，可通過兩個 40 針的排針與外部設(shè)備連接。

• USB 連接器（J1）：提供一個 USB 3.0 Type - C 插座，用于連接 USB 主機(jī) PC，支持 SX3 調(diào)試接口的串行終端消息訪問。
• 跳線和開關(guān)：包括電源開啟跳線（J2）、電源開關(guān)（SW1）、復(fù)位開關(guān)（SW2）和模式選擇開關(guān)（SW3），可實(shí)現(xiàn)電源控制、模式切換和設(shè)備復(fù)位等功能。
• 電源供應(yīng)：基板上有三個調(diào)節(jié)器，分別提供 3.3V、1.2V 和 1.8V/3.3V 的電源輸出，確保各個組件的穩(wěn)定運(yùn)行。
• SX3（U3）：作為核心組件，SX3 是一款 USB 3.0 可配置的 SuperSpeed 控制器，具有 32 位 ARM926EJ 核心 CPU 和 512 - KB 嵌入式 SRAM，支持 UVC、UAC 和 USB 廠商類協(xié)議。
• SPI 閃存（U7）：用于存儲套件的配置信息，設(shè)備上電后，SX3 會從配置鏡像中提取所需信息并執(zhí)行。
• 接口/GPIO 連接器（J4，J5）：兩個 20 針的接口/GPIO 母連接器，用于連接外部擴(kuò)展模塊，但需注意不要連接外部電壓源，以免損壞套件。
• 晶體（Y1）：為 SX3 提供 19.2 - MHz 的時鐘信號。
• 復(fù)位開關(guān)（SW2）：用于調(diào)試，按下后 SX3 將根據(jù)模式選擇開關(guān) SW3 的設(shè)置重新啟動。
• LED 指示燈：包括電源指示燈（LED1）、故障指示燈（LED2）和用戶指示燈（LED3），方便用戶了解設(shè)備的工作狀態(tài)。

相機(jī)擴(kuò)展板設(shè)計細(xì)節(jié)

相機(jī)擴(kuò)展板同樣包含三個調(diào)節(jié)器，為各個組件提供穩(wěn)定的電源。

• 電源調(diào)節(jié)器：分別將 3.3V 轉(zhuǎn)換為 1.5V、2.5V 和 2.8V，滿足不同組件的電壓需求。
• Crosslink FPGA（U2）：采用萊迪思半導(dǎo)體的 CrossLink FPGA，作為可編程視頻橋接設(shè)備，支持多種協(xié)議和接口，可將接收到的 MIPI 信號轉(zhuǎn)換為 16 位并行接口，使 SX3 能夠直接與圖像傳感器或相機(jī)模塊通信。
• 麥克風(fēng)（U6，U7）：使用兩個英飛凌 IM69D130V01XTSA1 MEMS 麥克風(fēng)，提供立體聲效果。
• 圖像傳感器連接器（J2）和板載相機(jī)模塊（M1）：采用 5 - MP MIPI 相機(jī)模塊，支持 VGA @ 60fps、HD（720p）@ 60fps 和全高清（1080p）@ 30fps 的視頻流傳輸，輸出格式為 YUV422。
• 晶體（Y1）：為相機(jī)模塊提供 24 - MHz 的時鐘信號。
• 外部相機(jī)模塊連接器（J3）：允許連接外部樹莓派 MIPI 相機(jī)模塊，需使用 22 針到 15 針的柔性電纜進(jìn)行連接。
• GPIO 接口連接器（J4，J5）：用于與 SX3 基板連接，同樣需注意避免連接外部電壓源。

編程與操作

編程步驟

雖然套件在出廠時已預(yù)編程，但為了獲取最新配置，我們?nèi)孕柽M(jìn)行必要的檢查和更新。以下是編程的具體步驟：

1. 打開 EZ - USB? SX3 配置實(shí)用程序。若桌面上沒有該應(yīng)用程序，可在 SX3 SDK 安裝目錄（C:Program Files (x86)CypressEZ - USB SX3 Configuration Utility）中找到。
2. 點(diǎn)擊“Import”，選擇 SX3 模板項(xiàng)目并點(diǎn)擊“(…)”。
3. 根據(jù)計劃的流模塊，從本地文件夾中選擇相應(yīng)的配置文件進(jìn)行導(dǎo)入。
4. 在“Extract To”字段中選擇本地文件夾，然后點(diǎn)擊“OK”。
5. 將模式開關(guān) SW3 設(shè)置為 USB 模式。
6. 確保跳線安裝在 J2 上。
7. 使用 SuperSpeed USB - C 電纜將開發(fā)套件板連接到 PC。
8. 確認(rèn) Cypress FX3 BootLoader 設(shè)備在設(shè)備管理器中顯示。若設(shè)備被檢測為“Westbridge”，則需安裝 cyusb3 驅(qū)動。
9. 點(diǎn)擊“Program config”按鈕，然后點(diǎn)擊“Program device”開始編程。
10. 等待編程完成后，點(diǎn)擊“Close”關(guān)閉程序。

操作演示

成功編程后，我們可以進(jìn)行視頻和音頻流的演示，具體分為兩種情況：

板載相機(jī)視頻流

1. 確保套件已使用 sx3_explorer_kit_uvc_uac_crosslink_slavefifo.zip 項(xiàng)目進(jìn)行編程。
2. 移除板載相機(jī)上的貼紙。
3. 調(diào)整開發(fā)板的位置，使相機(jī)對準(zhǔn)感興趣的對象。
4. 打開 Microsoft Windows 相機(jī)應(yīng)用程序，點(diǎn)擊“flip/reverse camera”按鈕選擇 SX3 相機(jī)。
5. 檢查相機(jī)應(yīng)用程序中的視頻流，并可根據(jù)需要調(diào)整相機(jī)設(shè)置以選擇不同的畫質(zhì)，如 1080p、720p 或 VGA。

樹莓派相機(jī)視頻流

1. 確保套件已使用 sx3_explorer_kit_uvc_uac_crosslink_rpi.zip 項(xiàng)目進(jìn)行編程。
2. 斷開開發(fā)板與 PC 的連接。
3. 小心地斷開板載相機(jī)模塊的連接。
4. 使用 15 - 22 針的樹莓派零相機(jī)電纜將樹莓派 OV5640 相機(jī)模塊連接到相機(jī)板上的連接器 J3。
5. 將基板上的開關(guān) SW1 切換到 3.3V 位置，然后將 SuperSpeed USB - C 電纜插入 PC。
6. 等待 SX3 設(shè)備在設(shè)備管理器中顯示。
7. 打開 Microsoft Windows 相機(jī)應(yīng)用程序，點(diǎn)擊“flip/reverse camera”按鈕選擇 SX3 相機(jī)。
8. 移動樹莓派板，檢查相機(jī)應(yīng)用程序中的視頻流，并可調(diào)整畫質(zhì)。
9. 演示結(jié)束后，斷開開發(fā)板與 PC 的連接，移除樹莓派相機(jī)模塊和電纜，重新連接板載相機(jī)模塊。

音頻流操作

1. 打開 Audacity 應(yīng)用程序。
2. 確保錄音設(shè)備設(shè)置為 SX3，可通過選擇“Transport > Rescan audio devices”進(jìn)行重新掃描。
3. 將數(shù)字音頻接口設(shè)置為 SX3。
4. 在 Audacity 應(yīng)用程序中按下錄音按鈕，同時在 YouTube 視頻中播放一個 1kHz 的正弦波靠近開發(fā)板的麥克風(fēng)。
5. 暫停錄音和 YouTube 視頻，檢查 Audacity 中 L 和 R 通道是否顯示正弦波，并播放錄制的音頻以確認(rèn)是否成功錄制。

故障排除

在使用過程中，可能會遇到一些問題，以下是常見問題的解決方法：

編程測試

• 未檢測到引導(dǎo)加載程序設(shè)備：檢查 PMODE 開關(guān)（SW3）是否處于“USB”狀態(tài)。
• Windows 設(shè)備管理器中未檢測到 FX3 USB 引導(dǎo)加載程序設(shè)備：安裝 cyusb3 驅(qū)動，路徑為 driversWin10x64。

視頻流測試

• 設(shè)備管理器中未顯示 SX3 相機(jī)：確保 PMODE 開關(guān)（SW3）處于 SPI 位置。
• 相機(jī)應(yīng)用程序中出現(xiàn)黑屏：檢查圖像傳感器（M1）是否正確連接，檢查擴(kuò)展板上跳線 J1 的 GPIO_4 引腳（Config.done）是否為高電平，同時查看調(diào)試日志以查找錯誤信息。

音頻流測試

• 設(shè)備管理器中未顯示 SX3 數(shù)字音頻接口：確保 PMODE 開關(guān)（SW3）處于 SPI 狀態(tài)。
• Audacity 應(yīng)用程序中未顯示 SX3 數(shù)字音頻接口：在 Audacity 應(yīng)用程序中選擇“Transport > Rescan audio devices”，并檢查 SX3 是否出現(xiàn)在錄音設(shè)備下拉列表中。

如果以上故障排除步驟仍無法解決問題，建議訪問英飛凌技術(shù)支持頁面尋求幫助。

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB? SX3 開發(fā)套件為電子工程師們提供了一個強(qiáng)大而靈活的平臺，無論是進(jìn)行 USB Type - C 音頻和視頻流應(yīng)用的開發(fā)，還是探索新的技術(shù)可能性，都具有極高的價值。希望通過本文的介紹，能幫助大家更好地了解和使用這款開發(fā)套件，開啟更多創(chuàng)新的應(yīng)用之旅。