基于ATA的USB2.0控制器设计

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1、Y652383摘要USB2.0技术是一种高速的通用串行总线技术。它通过星型链接组成最多拥有127台设备的USB通信网络。USB2.0技术支持批处理、中断、同步和控制传输四种传输模式，并提供最高480Mbp:的数据传输速率。USBI0技术可以对各种外设进行灵活的支持，本文针对应用于ATA设备的USB2.0技术，提出了优化了大批量数据传输技术的设计解决方案。本文首先介绍了USBI0系统的架构定义。并分析了USB2.0传输的通信模型、数据传输原理以及四种传输模式。我们同时给出了USB2.0数据传输包的格式、分类以及USB设备端的工作定义，并在这些介绍的基础上给出

2、了USB2.0控制器的总体设计架构。由于我们的设计是基于ATA的USBI0控制器，所以在本文中，我们分别对USB2.0控制器的设计和USB到ATA的接口设计加以论述。我们在USB2.0控制器的设计中具体讨论了UTMI、数据包处理等模块的设计，并对控制器的功能实现做出综合论述。同时我们在USB到ATA的接口设计中给出了我们所支持的三种ATA传输模式的定义，并给出了整个接口设计的总体架构。作为一个软硬件结合的设计，USB2.0控制器的Firmware设计和优化极大的影响着系统的总体性能。在本文中，我们给出了Firmware的具体实现的功能和工作流程，并就它的优

3、化进行了讨论。本文涉及到的设计己经作为一个完整的IP核使用进入到其它开发设计中，对此我们在文章的最后给出了整个系统测试环境和主要的测试结果。关键词:USB2.0控制器ATA接口设计分类号二TN45,TN91AbstractTheUSB2.0isauniversalserialBustechnologyinhighspeed.Itcansupportacommunicationsystemwithupto127devicesviaatieredstartopology.Ingeneral,theUSB2.0technologytransfersdatabyf

4、ourtransfertypes-Bulk,Isochronous,InterruptandControl.Themaximumtransferspeedcanbe480Mbps.TheUSB2.0technologycansupportallkindsofapplicationsflexibly,inthispaperwewillhaveadiscussionmainlyfocusonthedesignofaUSB2.0controllerforATAdeviceandgiveasolutionofitwithoptimizinginBulktransf

5、er.ThispaperfirstgivesthedefinitionofbustopologyintheUSB2.0technology,andthendiscussesthetransmissionprinciple,modelandallthefourtransfertype.Wealsogivethetransferpacketdefinitionandformat,andthebehaviorsoftheUSB2.0device.Basedonallthisspecification,thestructureoftheUSB2.0controll

6、erisdescribedBecauseourdesignisaUSB2.0controllerforATAdevice,wediscussthewholedesigninthispaperwithtwoparts,thedesignofUSB2.0controllerandtheinterfacebetweenUSBandATAdevice.WedescribetheUTMI,packetengineandothermodulesinUSB2.0controllerdesignfirst,andthendiscusstheirbehaviorsinsom

7、edetail.WealsogivethethreesupportedATAtransferstylesinthedesignoftheinterfacebetweenUSBandATAdevice,andgivethetotalarchitectureoftheinterfacedesign.Asadesignwithbothhardwareandsoftware,thedesignofFirmwarewillaffecttheefficiencyofthewholedesignintheUSB2.0controller.Inthispaperwedis

8、cussthemainfunctionsandprocessing