探索CYUSB3KIT - 004 EZ - USB™ SX3 开发套件的无限可能

在当今数字化飞速发展的时代，USB 技术不断革新，为各类音频和视频应用带来了新的机遇。CYUSB3KIT - 004 EZ - USB™ SX3 开发套件作为一款强大的工具，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为了电子工程师们进行 USB Type - C 音频和视频流应用开发的理想选择。今天，就让我们深入探索这款开发套件的奥秘。

文件下载：Infineon Technologies CYUSB3KIT-004 EZ-USB™ SX3 SuperSpeed学习套件.pdf

套件概述

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB™ SX3 开发套件（DVK）基于英飞凌可配置的 SuperSpeed USB 控制器 SX3 产品系列。SX3 拥有完全可配置的通用接口，能与任何处理器、ASIC、图像传感器或现场可编程门阵列（FPGA）轻松连接，为开发者提供了极大的灵活性。

关键特性

• 高清视频流：支持从板载图像传感器模块以 YUV 格式进行高达 1080p @30fps 的视频流传输。
• 立体声音频：可实现板载 L/R 数字 MEMS 麦克风的音频流传输，带来清晰的立体声效果。
• USB 总线供电：方便实用，无需额外的电源供应。
• 外接相机接口：提供来自树莓派的外部现成 MIPI 相机接口，拓展了应用的可能性。
• 兼容性强：与 FX3 开发套件互连板兼容，便于系统集成。
• 板载调节器：确保稳定的电源供应。
• 固件控制：配备固件控制的 LED 和用户开关，方便调试和操作。
• GPIO 接口：提供丰富的 GPIO 接口，便于连接外部设备。

套件内容

该套件包含 SX3 基板、相机扩展板、SuperSpeed USB - C 电缆、快速入门指南硬拷贝、套件外壳和泡沫等。不过，开发应用时可能还需要一些额外的物品，如树莓派的 MIPI 相机模块、22 针到 15 针的带状电缆以及 FX3 开发套件互连板等。

软件安装

准备工作

安装 SX3 配置实用软件和其他英飞凌软件需要管理员权限，但安装完成后运行软件则无需此权限。

安装步骤

1. 安装 CYUSB3KIT - 004 DVK 软件：从指定链接下载并安装 EZ - USB™ SX3 配置实用程序，可对 CYUSB3KIT - 004 DVK 上的示例模板进行配置和评估。该程序提供了适用于 Windows、Linux 和 macOS 的可安装包。
2. 安装 Audacity 软件：从官网下载并安装最新版本的 Audacity 软件，用于查看 DVK 板载麦克风的录音。同样，该软件也支持 Windows、Linux 和 macOS 系统。

系统设计

顶层硬件设计

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB™ SX3 开发套件由两块板组成：

• 基板：包含 SX3 设备、外部 SPI 闪存模块、电源、USB Type - C 连接器以及用于扩展模块的接口连接器。
• 相机扩展板：集成了莱迪思半导体的 Crosslink FPGA、板载图像传感器模块、麦克风、电源以及用于树莓派的外部接口连接器。

基板设计细节

基板采用了 SX3 芯片（CYUSB3017 - BZXI）、USB Type - C 连接器、SuperSpeed MUX 和 SPI 闪存，通过 19.2 - MHz 晶体提供稳定的时钟信号。板上提供了方便的 SX3 接口，如 GPIOs、I2C、SPI 和 JTAG 等，可通过两个 40 针的排针与外部设备连接。

• USB 连接器（J1）：提供一个 USB 3.0 Type - C 插座，用于连接 USB 主机 PC，支持 SX3 调试接口的串行终端消息访问。
• 跳线和开关：包括电源开启跳线（J2）、电源开关（SW1）、复位开关（SW2）和模式选择开关（SW3），可实现电源控制、模式切换和设备复位等功能。
• 电源供应：基板上有三个调节器，分别提供 3.3V、1.2V 和 1.8V/3.3V 的电源输出，确保各个组件的稳定运行。
• SX3（U3）：作为核心组件，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 厂商类协议。
• SPI 闪存（U7）：用于存储套件的配置信息，设备上电后，SX3 会从配置镜像中提取所需信息并执行。
• 接口/GPIO 连接器（J4，J5）：两个 20 针的接口/GPIO 母连接器，用于连接外部扩展模块，但需注意不要连接外部电压源，以免损坏套件。
• 晶体（Y1）：为 SX3 提供 19.2 - MHz 的时钟信号。
• 复位开关（SW2）：用于调试，按下后 SX3 将根据模式选择开关 SW3 的设置重新启动。
• LED 指示灯：包括电源指示灯（LED1）、故障指示灯（LED2）和用户指示灯（LED3），方便用户了解设备的工作状态。

相机扩展板设计细节

相机扩展板同样包含三个调节器，为各个组件提供稳定的电源。

• 电源调节器：分别将 3.3V 转换为 1.5V、2.5V 和 2.8V，满足不同组件的电压需求。
• Crosslink FPGA（U2）：采用莱迪思半导体的 CrossLink FPGA，作为可编程视频桥接设备，支持多种协议和接口，可将接收到的 MIPI 信号转换为 16 位并行接口，使 SX3 能够直接与图像传感器或相机模块通信。
• 麦克风（U6，U7）：使用两个英飞凌 IM69D130V01XTSA1 MEMS 麦克风，提供立体声效果。
• 图像传感器连接器（J2）和板载相机模块（M1）：采用 5 - MP MIPI 相机模块，支持 VGA @ 60fps、HD（720p）@ 60fps 和全高清（1080p）@ 30fps 的视频流传输，输出格式为 YUV422。
• 晶体（Y1）：为相机模块提供 24 - MHz 的时钟信号。
• 外部相机模块连接器（J3）：允许连接外部树莓派 MIPI 相机模块，需使用 22 针到 15 针的柔性电缆进行连接。
• GPIO 接口连接器（J4，J5）：用于与 SX3 基板连接，同样需注意避免连接外部电压源。

编程与操作

编程步骤

虽然套件在出厂时已预编程，但为了获取最新配置，我们仍需进行必要的检查和更新。以下是编程的具体步骤：

1. 打开 EZ - USB™ SX3 配置实用程序。若桌面上没有该应用程序，可在 SX3 SDK 安装目录（C:Program Files (x86)CypressEZ - USB SX3 Configuration Utility）中找到。
2. 点击“Import”，选择 SX3 模板项目并点击“(…)”。
3. 根据计划的流模块，从本地文件夹中选择相应的配置文件进行导入。
4. 在“Extract To”字段中选择本地文件夹，然后点击“OK”。
5. 将模式开关 SW3 设置为 USB 模式。
6. 确保跳线安装在 J2 上。
7. 使用 SuperSpeed USB - C 电缆将开发套件板连接到 PC。
8. 确认 Cypress FX3 BootLoader 设备在设备管理器中显示。若设备被检测为“Westbridge”，则需安装 cyusb3 驱动。
9. 点击“Program config”按钮，然后点击“Program device”开始编程。
10. 等待编程完成后，点击“Close”关闭程序。

操作演示

成功编程后，我们可以进行视频和音频流的演示，具体分为两种情况：

板载相机视频流

1. 确保套件已使用 sx3_explorer_kit_uvc_uac_crosslink_slavefifo.zip 项目进行编程。
2. 移除板载相机上的贴纸。
3. 调整开发板的位置，使相机对准感兴趣的对象。
4. 打开 Microsoft Windows 相机应用程序，点击“flip/reverse camera”按钮选择 SX3 相机。
5. 检查相机应用程序中的视频流，并可根据需要调整相机设置以选择不同的画质，如 1080p、720p 或 VGA。

树莓派相机视频流

1. 确保套件已使用 sx3_explorer_kit_uvc_uac_crosslink_rpi.zip 项目进行编程。
2. 断开开发板与 PC 的连接。
3. 小心地断开板载相机模块的连接。
4. 使用 15 - 22 针的树莓派零相机电缆将树莓派 OV5640 相机模块连接到相机板上的连接器 J3。
5. 将基板上的开关 SW1 切换到 3.3V 位置，然后将 SuperSpeed USB - C 电缆插入 PC。
6. 等待 SX3 设备在设备管理器中显示。
7. 打开 Microsoft Windows 相机应用程序，点击“flip/reverse camera”按钮选择 SX3 相机。
8. 移动树莓派板，检查相机应用程序中的视频流，并可调整画质。
9. 演示结束后，断开开发板与 PC 的连接，移除树莓派相机模块和电缆，重新连接板载相机模块。

音频流操作

1. 打开 Audacity 应用程序。
2. 确保录音设备设置为 SX3，可通过选择“Transport > Rescan audio devices”进行重新扫描。
3. 将数字音频接口设置为 SX3。
4. 在 Audacity 应用程序中按下录音按钮，同时在 YouTube 视频中播放一个 1kHz 的正弦波靠近开发板的麦克风。
5. 暂停录音和 YouTube 视频，检查 Audacity 中 L 和 R 通道是否显示正弦波，并播放录制的音频以确认是否成功录制。

故障排除

在使用过程中，可能会遇到一些问题，以下是常见问题的解决方法：

编程测试

• 未检测到引导加载程序设备：检查 PMODE 开关（SW3）是否处于“USB”状态。
• Windows 设备管理器中未检测到 FX3 USB 引导加载程序设备：安装 cyusb3 驱动，路径为 driversWin10x64。

视频流测试

• 设备管理器中未显示 SX3 相机：确保 PMODE 开关（SW3）处于 SPI 位置。
• 相机应用程序中出现黑屏：检查图像传感器（M1）是否正确连接，检查扩展板上跳线 J1 的 GPIO_4 引脚（Config.done）是否为高电平，同时查看调试日志以查找错误信息。

音频流测试

• 设备管理器中未显示 SX3 数字音频接口：确保 PMODE 开关（SW3）处于 SPI 状态。
• Audacity 应用程序中未显示 SX3 数字音频接口：在 Audacity 应用程序中选择“Transport > Rescan audio devices”，并检查 SX3 是否出现在录音设备下拉列表中。

如果以上故障排除步骤仍无法解决问题，建议访问英飞凌技术支持页面寻求帮助。

CYUSB3KIT - 004 EZ - USB™ SX3 开发套件为电子工程师们提供了一个强大而灵活的平台，无论是进行 USB Type - C 音频和视频流应用的开发，还是探索新的技术可能性，都具有极高的价值。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解和使用这款开发套件，开启更多创新的应用之旅。