usb2.0物理層接口芯片的數(shù)字設(shè)計(jì)和芯片驗(yàn)證

1、分類號——U D C密 級武多萎理歹大穿學(xué) 位 論 文題 目 ! ! 墨旦至：Q 塹堡星蕉里堇筮鮑熬室選鹽壟堇筮墜塹英文 U S B 2 ．0p h y s i c a ll a y e r i n t e r f a c ec h i p題 目 垂i g i 魚! 亟曼墨i g 塾i 墜亟曼h 適Y 星照l i 堡型i Q 塾研究生姓名 鎏題指導(dǎo)教師姓名—j 業(yè)坌握．_ —．職稱—j 韭墊查L 學(xué)位—j 受L4 3 0 0 7 0申請

2、學(xué)位級別 墨鱟亟± 學(xué)科專業(yè)名稱 塹堡墊i 堂論文提交日期 2 Q 至2 生量旦 論文答辯日期 壟Q 曼2 生墨月學(xué)位授予單位 盍墊堡墨盤堂學(xué)位授予日期答辯委員會主席 劉基 評閱人 劉塞 ．墅趣寶2 0 1 2 年5 月摘 要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，消費(fèi)者對外部總線速度的要求越來越高，使得高速總線得到了廣泛的應(yīng)用。正是在這樣的大環(huán)境下，U S B 設(shè)備取得了快速發(fā)展。從最初的U S B l ．0 版本發(fā)展到后來的U S B

3、2 ．0 版本，數(shù)據(jù)傳輸速率越來越快。目前，U S B 2 ．0 總線憑借其具有易用、高傳輸速率、接口可供電、可熱拔插、向下兼容U S B l ．1 、功耗低等特點(diǎn)，成為個(gè)人電腦和手持設(shè)備與外設(shè)連接的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。U S BP H Y ( 物理層，P h y s i c a lL a y e r ) 作為U S B 2 ．0 設(shè)備中不可缺少的一部分，具有較強(qiáng)的通用性，它既可以作為單獨(dú)的P H Y 芯片在整個(gè)U S B 系統(tǒng)中使用，又可以作為

4、I P 核，直接集成到大型的S O C 設(shè)計(jì)中去，因此其具有廣闊的市場前景和現(xiàn)實(shí)意義。本文主要是根據(jù)U T M I ( U S B 2 ．0 T r a n s c e i v e rM a c r o c e l l I n t e r f a c e s ) 協(xié)議的要求，將U S B P H Y 進(jìn)行了整體的結(jié)構(gòu)劃分和功能模塊的劃分，該結(jié)構(gòu)分為三大部分：模擬發(fā)送前端、鎖相環(huán)和數(shù)字控制電路。論文詳細(xì)闡述了數(shù)字控制電路中的寄存器配置模塊

5、、數(shù)據(jù)發(fā)送控制邏輯狀態(tài)機(jī)、反轉(zhuǎn)不歸零編碼模塊、比特填充器模塊、并行轉(zhuǎn)串行模塊的實(shí)現(xiàn)原理和方法。在完成設(shè)計(jì)并整合其他的模塊后，對整個(gè)U S B P H Y 模塊進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)字邏輯仿真，并且針對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。U S B P H Y 的設(shè)計(jì)在經(jīng)過中芯國際的5 5 r i m 的工藝流片之后，針對該芯片進(jìn)行了詳細(xì)的芯片驗(yàn)證，驗(yàn)證分為三大部分：第一部分主要是針對芯片的信號完整性進(jìn)行驗(yàn)證，利用示波器和示波器自帶的U S B 一致性測試軟件，

6、對U S B P H Y 芯片進(jìn)行了眼圖驗(yàn)證，通過對比測試失敗眼圖和測試成功通過的眼圖，從而證明了本芯片可以通過信號完整性測試；第二部分是針對數(shù)字電路的基本接口控制信號時(shí)序驗(yàn)證，通過示波器抓取信號的相位關(guān)系，從而進(jìn)行時(shí)序的驗(yàn)證；第三部分針對本設(shè)計(jì)內(nèi)部的數(shù)字邏輯電路進(jìn)行驗(yàn)證，在F P G A 開發(fā)板中集成了測試系統(tǒng)，利用兩塊U S B P H Y 測試子板分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，通過測試系統(tǒng)中的自動(dòng)比較模塊，進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)的對比，以達(dá)到完