探索基于usb2.0总线技术的实验开发系统的实践与研究

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1、分类号糕、掣!；87j弓，灞≈mk⋯～⋯一，§黼密级：毪畿燃、鏊徽爹⋯⑧学校代码：1叩55学号030346卷恐夫淫。NankaiUniversitv论文题目：基于USB2．0总线技术的灾验九，、．一■p．／kJ欲开发系统的实践与研究硕士字位墓仑文MA8TER’SDiSS匿R1≯再lON培养院系：篮星型堂堂堕一级学科：让篁扭型堂——二级学科：盐蔓垫廑旦熊盛论文作者：张原指导教师：堕查茎数援南开大学研究生院2006年4月曰新月粤摘要UsB总线从其产生到现在，经历了一个从发展到成熟的阶段，它具有支持热插拔和即插即用，接口容易扩展等特点，这些特点让它在其

2、他外部总线的竞争中获胜，成为当今微机的主流外部总线。FPGA技术已经历了二十年的发展历史。在这十几年的发展过程中，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展。由于FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低，这些优点促使其越来越多地取代了AsIc的市场，特别是对小批量、多品种的产品需求，是FPGA成为首选。usB技术和FPGA技术的结合将提供一种高密度专用数字集成电路与Pc机相连接的解决方案，使开发人员轻松设计出便携式的复杂数字电路系统。另一方面，计算机原理实验是高校计算

3、机教学中的一个重要组成部分，它与计算机原理课相结合，通过课堂教学和动手实践相结合的方法，让学生对微机的体系结构、组成原理等有一个全面细致的理解。虽然USB总线技术已成为了主流的外部总线技术，但详细介绍usB2．0协议的微机原理实验设备还很少，因此，有必要设计一套基于usB2．0总线的实验开发系统，让学生能够真正了解usB总线的内部机制。本文所设计的实验开发系统基于usb2．0总线，专门为微机原理设备总线实验课而设计，使学生能够很好的理解usb2．O协议，usb设备的组成和工作原理，驱动程序的设计以及外围电路的设计，并为学生进行设备的开发留出了余地

4、。实验开发系统使用C语言，参考USB2．0的协议规范实现了其逻辑协议部分，编译后下载到单片机中与实现物理协议部分的ispl581芯片一起构成了USB2．0的接口部分，完成了数据从Pc机到实验系统的数据传输。实验系统的外围电路用Altera的FPGA芯片控制，学生可用硬件描述语言对其编程，实现对数码管，信号灯的控制，通过扩充可加入自己的实验项目。关键词：usB总线计算机原理实验FPGAWDM驱动程序固件AbstractAbStraCtUSBbushasu11dergonef而mdeVelOpmemtomaturestagesiIlceitsgene

5、ration，IthasmaIlyqualities，forinstaIlce，supportP11P(Pluga11dPlay)，pluggingwithoutpowe血go噩eaSy-e疵ndedinter缸e，etc．眦smadeUSBbussucces咖lineX钯riorbuscompetition，aIldmadeitbecometllemostsuccessfIllbusinmodemeXteriorPC．FPGAtechnologyhasdevelopedforover20years，andg豳edhugesuccessmldur

6、ingtllistiIne．FPGAtechnologynotolllycansolvetllepmblemofmiIlianmzationofele咖IlicsysteIn，lowpowerconsurn面on，s仃ongreliabiliUbmalsohaveⅡlem嘶tofspeediIlgupmedevel叩ment，savingmoney，lowillgtllepriceoftllechip．AllofmismadeFPGAmoreaIldmorereplace廿leotllerpmduct．FPGAespecially斑fortlle

7、productofsmall-scale，v面eties．UsiIlgtlletechnologyofUSBaIldFPGA，t11edevelopercanacllieveallighinte伊atedASICeaSilyOn也eotllerband，theexperimentofComputerPrincipleisanimponalltpanofcomputer-teacbinginuIliVersmes，itiscombilled、Ⅳi也PrincipleofComputer，andmal，esstlldentsunderstalldtl

8、lesystems协lctIlreaIldpmgrammingroulldly廿lmughtcacllillg龃dpractice．Al