USB接口軟IPCORE代碼設計及驗證.pdf

1、USB是英文(Universal Serial Bus)的縮寫，中文就是通用串行總線。USB是Intel聯(lián)合(Microsoft,IBM,康柏,NEC等)七家公司共同推出的總線標準，這是一種速度快、成本低、易于擴展的總線標準，同時也是目前電子產(chǎn)品中應用最為廣泛的接口協(xié)議之一。支持設備即插即用和熱插拔功能的USB總線標準的出現(xiàn),對于信息產(chǎn)業(yè)和計算機的發(fā)展具有重大意義。鑒于USB廣泛的應用及迅猛的發(fā)展和經(jīng)濟效益，本文設計了一個USB設備接口

2、IP核,討論了設計思想和方法。
　　本論文主要討論了USB設備接口IP核的設計。根據(jù)復雜數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)設計思想,為了降低設計復雜度,經(jīng)過深入研究USB協(xié)議后，決定在設計中采用自頂向下(Top-Down)的設計方法；同時該IP核使用VerilogHDL編寫代碼,在設計中我們把時序邏輯電路和組合邏輯電路分開設計，這樣能夠使得設計思路更清晰同時也讓總體結構便于理解；為了使設計更易于綜合，代碼編寫也必須遵循可綜合風格并且注重跨時鐘域的

3、問題。論文主要包括以下幾個方面：
　　1)首先學習和分析 USB協(xié)議,分析協(xié)議標準和數(shù)據(jù)傳輸方式，根據(jù)學習到的協(xié)議內(nèi)容和分析結果提出基于FPGA的USB設備接口IP核的總體設計方案，然后劃分各功能模塊,劃分成五個模塊:UTMI、控制器、物理層、FIFO、存儲器接口和協(xié)議層。設計方案中最關鍵的三個模塊是物理層模塊、控制器模塊和協(xié)議層模塊。
　　2)用Verilog編寫RTL級代碼，完成各功能模塊的詳細設計。物理層模塊主要完成采

4、樣異步數(shù)據(jù)流以及分離時鐘和數(shù)據(jù)，模擬差分信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換；控制器模塊完成USB設備的數(shù)據(jù)傳輸和枚舉；協(xié)議層模塊功能比較復雜，為了實現(xiàn)復雜的USB協(xié)議，使用了有限狀態(tài)機的設計方法，協(xié)議層主要完成數(shù)據(jù)的打包和解包等。
　　3)用ModelSim SE和QuartusⅡ軟件對USB設備接口IP核進行綜合仿真，對設備接口IP在FPGA硬件平臺上進行了驗證。在驗證過程中，使用USB HOUND軟件截取USB總線上的通信數(shù)據(jù)，然后對截取數(shù)