【工程师分享】MPSoC设计中USB Phy的复位信号

周二, 1 六月 2021 - 11:28

作者：付汉杰，<a href="mailto:hankf@xilinx.com">hankf@xilinx.com</a>，文章转载自：<a id="link_3" href="https://www.cnblogs.com/hankfu/p/14694428.html"> 博客园</a>

在Xilinx的ZCU102和ZCU106单板设计中，使用了管脚PS_MODE1作为外部USB Phy的复位信号。在MPSoC的文档ug1085和ug1087中，关于PS_MODE1的信息比较少。下面是更详细的描述。

1. UG1085文档
按UG1085，PS_MODE1本来作为MPSoC的启动模式管脚。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-06/wen_zhang_/100113356-208265-tu1…; alt=""></center>

UG1085也提到，PS_MODE1/PS_MODE2也可以作为外部USB Phy的复位信号。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-06/wen_zhang_/100113356-208266-tu2…; alt=""></center>

PG201也提到了外部USB Phy的复位信号的相关设置。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-06/wen_zhang_/100113356-208267-tu3…; alt=""></center>

2. Vivado工具
在Vivado里，可以指定外部USB Phy的复位信号的来源和极性。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-06/wen_zhang_/100113356-208268-tu4…; alt=""></center>

3. USB Phy的复位信号
USB Phy是否需要复位信号，由外部的Phy决定。一般来说，单板复位后，建议把外部USB Phy复位一次，保证USB Phy处于干净的状态。

MPSoC既可以使用MIO管脚、也可以使用PS_MODE（BOOT_PIN）管脚来作为USB Phy的复位信号。

3.1. 使用MIO管脚作为USB Phy复位信号
MPSoC有两个USB控制器。如果都使用，外部有两个USB Phy。使用MIO管脚作为USB Phy复位信号时，可以两个USB Phy共用一个MIO（Shared MIO pin）；也可以每个USB Phy使用一个MIO（Separate MIO pin）。

在Vivado里，配置对应的MIO作为对应的USB Phy复位信号。Vivado导出HDF/XSA文件时，会导出这些信息。

同时，在device tree里，添加下列字段。
<pre>xlnx,phy-reset-gpio = < &gpio GPIO_NUMBER GPIO_ACTIVE_HIGH/ GPIO_ACTIVE_LOW>;</pre>

USB驱动程序里，会查找参数“xlnx,phy-reset-gpio”。如果找到，会调用Linux的GPIO框架来复位外部USB Phy。

3.2. 使用PS_MODE管脚作为USB Phy复位信号
如果使用PS_MODE管脚（BOOT_PIN），则可以节约MIO管脚；在device tree里，也不用添加参数。

FSBL里，会使用PS_MODE的对应寄存器，复位外部USB Phy。文件psu_init.c里，可能有下列代码。
<pre>/*##################################################################### */

/*
* BOOT PIN LOW
*/
/*
* Register : BOOT_PIN_CTRL @ 0XFF5E0250

* Value driven onto the mode pins, when out_en = 1
* PSU_CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OUT_VAL 0X0

* When 0, the pins will be inputs from the board to the PS. When 1, the PS
* will drive these pins
* PSU_CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OUT_EN 0X2

* Used to control the mode pins after boot.
* (OFFSET, MASK, VALUE) (0XFF5E0250, 0x00000F0FU ,0x00000002U)
*/
PSU_Mask_Write(CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OFFSET,
0x00000F0FU, 0x00000002U);
/*##################################################################### */

/*
* ADD 5US DELAY
*/
mask_delay(5);

/*##################################################################### */

/*
* BOOT PIN HIGH
*/
/*
* Register : BOOT_PIN_CTRL @ 0XFF5E0250

* Value driven onto the mode pins, when out_en = 1
* PSU_CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OUT_VAL 0X2

* When 0, the pins will be inputs from the board to the PS. When 1, the PS
* will drive these pins
* PSU_CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OUT_EN 0X2

* Used to control the mode pins after boot.
* (OFFSET, MASK, VALUE) (0XFF5E0250, 0x00000F0FU ,0x00000202U)
*/
PSU_Mask_Write(CRL_APB_BOOT_PIN_CTRL_OFFSET,
0x00000F0FU, 0x00000202U);
/*##################################################################### */</pre>

4. 单板定制
虽然ZCU102和ZCU106单板都使用了管脚PS_MODE1作为外部USB Phy的复位信号。客户的单板，可以自由选择PS_MODE和MIO作为外部USB Phy的复位信号。

5. 输出模式
PS_MODE1是totem-pole驱动，不是open-collector驱动。

6. 参考文档
SR #10480757 ZynqUS+ USB PHY reset feature

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