一种基于层次模型的usb2_0接口芯片ip核固件的设计与实现

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1、设计与开发一种基于层次模型的USB2.0接口芯片IP核固件的设计与实现闫波，田茂,李广军（电子科技大学通信与信息工程学院，四川成都610054）摘要：在对USB2.0设备端接口芯片IP核进行分析的基础上，提出了一种基于层次模型的IP核固件的设计实现方案,并给出了一个大容量存储设备USB接口IP核固件的设计实例，实验结果验证了本设计的先进性和合理性。关键词：IP核；USB2.0；固件；层次结构中图分类号：TP334文献标识码：A文章编号：1003-353X(2004)03-0076-04Adesign&implementationoffirmwareinUSB2.0devicei

2、nterfacechips(IPCore)basedonthehierarchicalmodelYANBo,TIANMao，LiGuang-Jun（TheInstituteofCommunication&InformationEngineering,UniversityofElectronicScience&TechnologyofChina,ChengDu,610054China）Abstract：AninnovativedesignandimplementationoffirmwareisproposedbasedonanalysisofIPCoreofUSB2.0devi

3、ceinterfacechipset,aswellasarealizationforanIPCorefirmwareoftheMASSStoragefamily.Thearchitectureofthedesigninthispaperisanabstractedmodelofhierarchy.Theadvanceandrationalityisverifiedbytheexperimentalresults.Keywords：IPCore；USB2.0；firmware；hierarchyUSB2.0设备接口芯片IP核分为硬件和固件两大1引言部分。其中硬件部分主要完成USB

4、2.0协议中的链USB2.0规范的推出极大地刺激了包括各类计算路层功能；而固件除协助硬件完成USB2.0协议外，机外设在内的多种电子消费产品的开发设计[1,2],USB还负责解释设备子类协议，并实现对具体外部应用已成为微机和众多电子设备的重要标准接口。目前系统（设备元件）的操作。国外一些大公司已陆续推出了符合USB2.0规范的接从硬件结构分析，基于增强型8051MCU核的口芯片，但国内对该领域的研究尚处于较初级的阶USB2.0设备接口芯片(IP核)应包括以下几个模块：段。本文对USBIP核设计方法,提出了一种USB2.0（1）USB2.0传输宏单元接口模块UTMI设备接口IP核

5、固件的实现方案，该方案采用合理定（USB2.0TransceiverMacrocellInterface）：义的层次模型并已被实现，实验结果表明该方案具USB2.0IP核与USB总线之间的接口，负责接收备良好稳定性和可扩展性的固件结构。USB2.0总线上的高速串行数据；2USB2.0设备接口IP核的设计（2）串行接口引擎模块SIE（SerialInterfaceEngine）：一方面与UTM接口进行USB总线上的基金项目：国家863重点计划资助（2002AA121330）包级处理和传输级处理；另一方面与内部的端点缓76半导体技术第29卷第3期二OO四年三月设计与开发冲及MCU进

6、行交互；件送来的各种信号（如SIE送来的各种中断请（3）端点缓冲模块Endpoint_Buffer：存放与求），负责将Endpoint中接收到的主机命令/数据主机端交互的数据；向上传送到主机命令解析模块，并在需要时向主机（4）通用可编程接口及多总线模块GPIO-返回命令处理结果；&MultiBus：IP核与外部应用系统（设备元件）之（2）主机命令解析模块：分析处理USB传输间的联系通道，包括DMA控制模块；处理模块送来的主机命令，并负责将命令执行结果（5）微处理器模块MCU及其接口模块MCU_返给USB传输处理模块；Bus：MCU（8051核）中固件将配合其他各硬件（3）设备应

7、用处理模块：根据主机命令发送模块完成所需功能。具体操作信号到外部应用系统（设备元件），并返USB2.0设备接口IP核固件不仅要完成与主机的回外部器件的状态/数据。通信，还要实现对外部应用系统（设备元件）操为使固件系统充分稳定并具有良好的可扩展作，因此，IP核固件可分为以下三大模块。性，我们将固件抽象为设备枚举、传输控制、命（1）USB传输处理模块：接收并分析底层硬令解析、外部应用操作等几个层次，如图1所示。图1USB2.0设备接口IP核固件的功能层次结构3USB大容量存储设备固件的设计与实现