usb3.0高速数据传输技术研究及应用

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2、研究方向）仪器仪表工程论文提交日期2016年5月25日论文答辩日期2016年5月29日学位授予日期________年______月______日论文评阅人何秋生、靳鸿答辩委员会主席祖静2016年6月1日中北大学学位论文USB3.0高速数据传输技术研究及应用摘要随着电子技术、信息技术的迅猛发展，数据传输接口也在不断更新换代。USB是一种串行总线标准，也是一种输入输出接口规范，具有高速、稳定、即插即用等特点，广泛应用于计算机和移动设备。USB3.0采用双总线结构，向后兼容USB2.0，超速模式最高速率可达5.0Gbps，支持主机与设备之间

3、的全双工通信。实验室多数存储测试系统以USB2.0作为计算机与测试仪器之间的通信接口，但随着海量存储测试系统的出现，对接口速率提出了更高要求。在对USB3.0协议有一定了解的基础上，提出并设计了一个基于USB3.0的高速数据传输系统。通过几款USB3.0芯片的比较，最终选择CYUSB3014作为系统主控芯片，系统设计遵循通用性、可靠性的原则，需综合考虑电磁兼容、信号/电源完整性等因素，提高系统抗干扰能力，确保数据高速、准确传输。在硬件设计方面，利用Cadence软件为工具进行原理图设计和PCB绘制。详细介绍了各模块电路原理图及功能的实

4、现。采用8层PCB设计，在布线前后对PCB进行多次仿真，详细介绍了差分对设计和眼图仿真，并提出PCB板间高速互连措施。软件设计方面，首先介绍了CYUSB3014内部数据传输机制，然后结合项目设计经验，进行固件程序设计和优化，提出两种USB设备驱动方法，介绍了上位机软件的设计及动态链接库的调用。最后，针对机载数据存储系统项目，介绍该高速数据传输系统的应用，对系统性能进行测试和验证。USB3.0采用SlaveFIFO接口模式，详细介绍了GPIFII状态机设计；利用数据记录仪FPGA作为外部主控制器，通过调用IP核进行时钟和数据缓冲模块设计

5、，并对读时序进行仿真。在该应用中，USB3.0接口速率可达120MB/s，系统工作稳定。与USB2.0接口方案相比，USB3.0接口具有明显优势。关键词：海量存储，高速数据传输，USB3.0接口，CYUSB3014，眼图中北大学学位论文ResearchandApplicationonHighSpeedDataTransmissionTechnologyofUSB3.0AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronicandinformationtechnology,thedatatransmissi

6、oninterfaceisalsoconstantlyupgrading.USBisaserialbusstandard,andaninputandoutputinterfacespecification,withfeaturesofhighspeed,stability,plugandplayetc,whichiswidelyappliedtocomputerandmobiledevices.USB3.0hasadualbusstructure,backwardcompatiblewithUSB2.0,themaximumrateo

7、fspeedingmodeisupto5.0Gbps,anditsupportsfullduplexcommunicationbetweenhostanddevice.MoststoragetestsystemsinourlaboratorytakeUSB2.0ascommunicationinterfacebetweencomputerandthetestinstrument,butwiththeemergenceofmassstoragetestsystems,higherinterfacerateisneeded.Ontheba

8、sisofunderstandingUSB3.0protocol,aUSB3.0basedhighspeeddatatransmissionsystemisproposedanddesigned.Bycomparison