USB主機控制器IP核的研究與設(shè)計.pdf

1、通用串行總線(USB)是一種具有即插即用、高擴展性、高速穩(wěn)定等優(yōu)點的通信接口標準。目前基于PC機的USB應(yīng)用已趨于成熟，但一些便攜式USB設(shè)備要求脫離PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。因此將USB主機控制器應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)USB的點對點通信顯得日益重要，本文旨在設(shè)計一款可在嵌入式SOPC系統(tǒng)中使用的USB主機控制器IP核。
　　 本文在對USB協(xié)議規(guī)范和OHCI主機控制器設(shè)計規(guī)范深入研究的基礎(chǔ)上，采用自頂向下的設(shè)計思想，對USB主機控制

2、器IP核進行頂層設(shè)計和模塊劃分。完成USB主機控制器IP核的RTL級描述、仿真及驗證，并分析其仿真和綜合結(jié)果。論文主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
　　 首先，對USB協(xié)議規(guī)范進行深入詳細的研究。在透徹理解USB協(xié)議的基礎(chǔ)上對USB主機控制器IP核按照自頂向下的設(shè)計思想進行頂層設(shè)計和模塊劃分。
　　 其次，采用Verilog HDL硬件描述語言對所劃分的主機控制模塊、串行接口引擎、Avalon總線接口模塊、接收和發(fā)送緩沖等子模

3、塊進行RTL級設(shè)計。其中主機控制模塊完成USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵目刂乒δ?串行接口引擎實現(xiàn)USB協(xié)議層功能，Avalon總線接口層和接收發(fā)送緩沖模塊完成系統(tǒng)總線與USB總線的時鐘域切換和數(shù)據(jù)的異步時域傳輸功能。在設(shè)計中采用一種新型的CRC校驗并行算法，提高了校驗效率、優(yōu)化了邏輯電路的時序特性；設(shè)計存儲深度可配置的FIFO作數(shù)據(jù)收發(fā)緩沖，在保證傳輸速度的基礎(chǔ)上方便用戶裁減以節(jié)省邏輯資源開銷。
　　 最后，針對所設(shè)計的主機控制器IP核制

4、定詳細的仿真測試方案，搭建仿真測試平臺，編寫結(jié)構(gòu)化的Testbench，采用ModelSim仿真工具對各子模塊進行功能仿真，保證模塊邏輯功能滿足設(shè)計要求，采用Altera公司的FPGA驗證平臺進行邏輯綜合與驗證。
　　 所設(shè)計的USB主機控制器IP核仿真和測試結(jié)果表明，主機控制器IP核各模塊邏輯功能均達到設(shè)計要求，整個主機控制器可在USB1.1協(xié)議規(guī)定的低速和全速兩種傳輸模式下完成指定類型的數(shù)據(jù)包的發(fā)送。本設(shè)計為SOPC系統(tǒng)中嵌