USB2.0主机控制器片上系统设计的分析

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1、一些!!：!竺USB2．0specification,supportsallthetransferstyles，workswellinSoC，andhasgreatpromisingapplicationpotential．KeyWords：USB2．0hostcontroller,SystemonChip(Soc)，soffware／har'dwareCo-design—VI—第1章引言随着超大规模集成电路(VLSI)工艺基础和设计方法的发展，片上系统(soc：SystemOnChip)的规模和复杂度越来越大。一方面传统计算机系统正越来越趋向于

2、用单一的芯片来实现，另一方面，SOC系统中的数据通信技术和传输方法也不断得到发展。这些发展趋势带来了片上系统设计方法和软硬件结构上的大量研究和创新nm。与外部设备进行高速数据传输是片上系统的基本功能之一，其主要的vLSI实现形式是在片上系统中配置通用而高效的接口电路模块。因此，在片上系统中集成复杂的数据通信接口，如USB2．0主机接口，在理论上和应用上都具有重要的研究意义，其设计方法的研究也具有普遍的指导意义。本章作为本论文的引言，首先简单介绍计算机数据传输技术的发展和USB(UmversalSerialBus，通用串行总线)技术的历史和发展方向

3、，然后阐述研究USB2．0主机控制器片上系统设计的动因：研究USB2．0主机控制器片上系统设计，包括在复杂SOC芯片中集成USB主机端控制器的指导策略、设计和验证方法，最后列举论文的主要工作、创新及章节安排。·1．1计算机数据通信技术的发展表卜1常用计算机通信技术比较⋯⋯常用技有线传输无线传输术串口并口USB接口IEEEl394BluetoothIrDA(红外线(RS232)接口(蓝牙)数字链路)格式串行并行串行最大传20Kbps1200Ⅺj／s480lIbps3．2GbpsIMbps16胁ps输速度(USB2．0)(1394b)最大传50一10

4、0mlO-30w30m100m

5、f输距离使用条不支持熟不支持热热插拔一对一，一视距传输，发射件插拔对多角度较小计算机作为信息时代的数据和控制终端，承担着数据采集、处理、交换、第1章引言记录等重要功能。随着数字家庭网络的普及，越来越多的消费电子产品配置了与计算机进行数据传输的接口，这些技术根据基本的传输介质可分为有线和无线两大类。表I-I是目前常用的几种计算机数据传输技术。由表I-i可见，传统的串口和并口传输技术由于传输速度低，且使用不方便，现在已经使用得越来越少。较新的数据传输技术是USB、IEEEl394、Bluetooth和IrDA接口。US

6、B的全称是UniversalSerialBus，采用主从结构，1台主机最多可连接127台外设，可以使用集线器来扩展接口，集线器最多可以有5层，每层之间的线缆长度可以达到5米。USB规范能针对不同的性价比要求提供不同的选择，以满足各种系统和部件的功能，其主要特色可归结为以下几点：1)终端用户的易用性：可以热插拔，真正的即插即用。2)灵活的设备供电方式：支持设备自供电和主机供电两种供电方式，并支持节约能源的挂起和唤醒模式。3)广泛的应用性：为所有的USB外设提供了单一的、易于操作的标准连接，简化了USB外围设备的设计，实现了单一的数据通用接口。4)支

7、持同步、异步两种传输模式，支持对多个设备的同时操作，在主机和设备之间可以传输多个数据和信息流，支持多功能的设备，提高了总线利用率。5)可支持480Mbps、12Mbps和1．5bfops三种速率来支持不同的设备。6)健壮性：在协议中使用出错处理／差错恢复机制。7)针对不同类型设备对系统资源的要求，USB提供了批量传输、控制传输、中断传输、同步传输四种数据传送类型。下一节会对USB的历史和研究现状做详细的介绍。IEEEl394由美国电气和电子工程师协会(TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers，

8、Inc)于1995年颁布。2000年提出1394．a-2000版本，2002年推出1394．b版本，传输速率达到800Mps，最大3．2Gbps。IEEEl394采用对等传输的方式(peer—to-peer)和公平竞争的原则，连在总线上的设备(节点)都有机会向总线发送数据，不需要一台主机来控制，这很适合消费电子产品的特点。IEEEl394支持异步传输和等时传输，可以即插即用，其中A394b还支持闭环连接方式，对用户更友好。蓝牙(Bluetooth)技术是1998年由爱立信、IBM、Intel、诺基亚和东芝等公司联合推出了一项最新的无线网络技术，蓝

9、牙技术作为一种短距离的无线链接技术，具有健壮性、低复杂性、低功耗和低成本等特点。IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术。它在技术上