USB设备控制器IP软核设计研究

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1、西北工业大学硕士论文:USB设备控制器IF软核设计研究摘要摘要通用串行总线技术〔USB)是一种为实现计算机与各种外设进行数据交换而提出的工业标准，它具有快速、双向、支持实时传输、支持即插即用等技术优点，在计算机外设接口领域得到了广泛的应用。本论文通过对通用串行总线设备框架进行研究，设计并实现了符合USB1.1规范的USB设备控制器IP软核。论文首先研究了USB规范中的设备架构，并对USB设备控制器进行了分析。其次，根据对USB设备控制器的分析，本文从时钟提取、事件检测、协议层、数据处理通信等方面对其进行了结

2、构设计和详细设计，建立了一种易于理解和实现的USB设备控制器结构框架，并以硬件描述语言对USB设备控制器进行了描述。USB设备控制器的设计通过了整体逻辑功能仿真，并采用FPGA芯片进行了硬件综合。综合后的仿真结果表明，本设计可以在预定频率下工作，实现设备控制器的功能，达到了设计研究的目标。关键词:通用串行总线IP核USB设备架构USB设备控制器串行接口引擎端点控制器西北工业大学硕上论文:USB设备控制器IP软核设计研究AbstractAbstractTheuniversalserialbus(USB)iss

3、pecifiedtobeanindustrystandardusedfordataexchangeamongcomputersandperipherals.Becauseoftheadvantagesofspeediness,doublingdirection,isochronizationtransfer,plugandplayetc,USBhasbeenwidelyusedinthefieldofcomputerperipheralapparatus.Thisdissertationfocusedont

4、heanalysisofUSBDeviceFrameworkandespeciallyrealizedthedesignandsimulationoftheuniversalUSBdevicecontrollerIPcore,basedontheUSBspecification1.1.Firstly,theUSBDeviceFrameworkisdiscussedandtheUSBdevicecontrollerisanalyzed.Secondly,aunderstandableUSBdevicecont

5、rollerstructurewasestablishedbasedontheUSBdevicecontrollerfunctionrequirementsonclockextracting,protocollayeranddatamanagement.ThentheUSBdevicecontrollerwasdescribedbyhardwaredescriptionlanguageLogicfunctionsimulationfortheUSBdevicecontrolleriscompletedand

6、asynthesisismadeinaFPGAchip.TheresultsindicatethatthisUSBdevicccontrollercanworkverywellatthespecificationfrequencyandhasachievedthedesigntarget.words:USBIPcoreUSBDeviceFrameworkUSBDeviceControllerSIEEndpointControllern西北工业大学硕士论文:USB设备控制器IP软核设计研究绪论第一章绪论1.1

7、USB技术背景及意义计算机技术与通信技术始终相对独立的发展，而计算机技术与通信技术相结合的技术将成为下一代应用产品的基础，因此计算机数据与通信数据在两种环境下的交换需要一种通用而低成本的连接方式。随着计算机硬件的飞速发展，外围设备日益增多，键盘、鼠标、调制解调器、打印机、扫描仪早为人所共知，数码相机、MP3随身听接踵而至，而由于端口限制使得电话机、传真机等外设与计算机直接的信息传递无法充分进行。如果对于每一种外设都提供一个专用的接口，不但会极大提高计算机的成本，而且也不利于计算机用户的方便使用。而且目前x8

8、6个人电脑的外接规格十分混乱，每个周边外设都单独与电脑连接，电脑很容易出现“纠结”现象。除了线路紊乱与安装模糊混淆外，连接线路都必须在开机前安装妥当才可以正常使用，不支持热插拔，无法即插即用，这些都是计算机外围设备接口的弊端。制造商和用户在旧的外围设备连接体制上已经发现了许多缺点，作为一种新的解决方案应该克服这些现存的缺点，而且要求能够提供进一步的发展和扩充空间。在这样的情况下USB技术应运而生。USB是Univ