基于AMBA总线的USB 3.0设备控制器设计

发布时间：2017-10-29 06:07

  本文关键词：基于AMBA总线的USB 3.0设备控制器设计

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【摘要】：USB总线因其使用方便,速度快等特点,在外设接口中得到了广泛的应用。USB3.0的传输速度远快于USB2.0,而当今采用USB3.0接口的外设种类并不多。 随着SoC芯片规模不断地扩大,芯片的功耗问题也日益严重。如何降低功耗已经成为IC设计者的关注点。 本文针对USB3.0设备单芯片设计,提出了一种灵活、可配置的低功耗USB3.0设备控制器架构和面向SoC集成的IP核设计方法。该控制器支持系统总线可配、物理层接口可配、端点属性可配、缓冲可配以及低功耗策略可配,提高了IP的可重用性。采用门控时钟和门控电源进行低功耗设计,通过对非工作状态逻辑进行时钟屏蔽以减少其动态功耗；通过关断USB控制器电源最大可能地降低挂起模式下的静态功耗。控制器硬件实现表明其多种架构配置在面积成本上的差异性。实验结果表明,使用门控时钟技术,控制器在U0状态的动态功耗减少了50%,在U1/U2/U3状态的动态功耗都得到了有效的降低；使用门控电源后,控制器在挂起模式下总功耗减少了95.5%。
【关键词】：USB3.0协议 IP核 可配置 低功耗 门控时钟 门控电源
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 USB概述9
• 1.2 IP复用技术9-10
• 1.3 课题意义10-11
• 1.4 本文章节安排11-12
• 2 USB 3.0 协议分析12-25
• 2.1 信息包12-15
• 2.1.1 事务包13-14
• 2.1.2 数据包14-15
• 2.2 链路命令15-17
• 2.3 传输类型17-24
• 2.3.1 控制传输18-19
• 2.3.2 批量传输19-21
• 2.3.3 中断传输21-23
• 2.3.4 同步传输23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 IP设计25-30
• 3.1 IP设计流程25-26
• 3.2 AMBA接口26-29
• 3.3 本章小结29-30
• 4 设备控制器IP设计30-50
• 4.1 整体架构32-34
• 4.2 物理层接口34
• 4.3 链路层34-45
• 4.3.1 控制单元35-37
• 4.3.2 发送单元37-41
• 4.3.3 接收单元41-42
• 4.3.4 CRC产生及校验42-45
• 4.4 协议层45-47
• 4.4.1 IN传输引擎45-46
• 4.4.2 OUT传输引擎46-47
• 4.5 应用层47-49
• 4.6 本章小结49-50
• 5 低功耗设计50-57
• 5.1 功耗概述50-53
• 5.2 低功耗设计53-56
• 5.2.1 门控时钟53-54
• 5.2.2 门控电源54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 6 面向SoC的IP封装57-61
• 6.1 集成工具57-58
• 6.2 IP封装设计58-60
• 6.3 本章小结60-61
• 7 测试平台及实验61-69
• 7.1 仿真平台61
• 7.2 功能仿真61-64
• 7.2.1 传输仿真61-63
• 7.2.2 链路电源管理仿真63-64
• 7.3 面积与功耗评估64-66
• 7.3.1 面积评估64-65
• 7.3.2 功耗分析65-66
• 7.4 FPGA验证66-68
• 7.5 本章小结68-69
• 8 总结与展望69-70
• 参考文献70-72
• 作者简历72-73
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1111704