USB主机控制器IP核的研究与设计
发布时间：2022-11-05 14:27
通用串行总线（USB）是一种具有即插即用、高扩展性、高速稳定等优点的通信接口标准。目前基于PC机的USB应用已趋于成熟,但一些便携式USB设备要求脱离PC机实现数据通信。因此将USB主机控制器应用于嵌入式系统,实现USB的点对点通信显得日益重要,本文旨在设计一款可在嵌入式SOPC系统中使用的USB主机控制器IP核。 本文在对USB协议规范和OHCI主机控制器设计规范深入研究的基础上,采用自顶向下的设计思想,对USB主机控制器IP核进行顶层设计和模块划分。完成USB主机控制器IP核的RTL级描述、仿真及验证,并分析其仿真和综合结果。论文主要包括以下几方面的内容: 首先,对USB协议规范进行深入详细的研究。在透彻理解USB协议的基础上对USB主机控制器IP核按照自顶向下的设计思想进行顶层设计和模块划分。 其次,采用Verilog HDL硬件描述语言对所划分的主机控制模块、串行接口引擎、Avalon总线接口模块、接收和发送缓冲等子模块进行RTL级设计。其中主机控制模块完成USB数据传输的核心控制功能,串行接口引擎实现USB协议层功能,Avalon总线接口层和接收...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 USB 技术的产生、发展及特点
1.1.2 课题研究意义
1.2 本课题的国内外研究现状
1.3 论文的结构安排
2 USB 协议介绍
2.1 USB 结构体系简介
2.1.1 USB 系统描述
2.1.2 USB 总线拓扑结构
2.2 USB 的机械电气特性
2.2.1 机械特性
2.2.2 电气规范
2.3 USB 数据流模型
2.3.1 USB 通信流
2.3.2 USB 传输的两个重要概念
2.3.3 传输类型和传输管理
2.4 协议层
2.4.1 包的组成——场
2.4.2 传输的基本单元——包
2.4.3 错误的检测与恢复
2.5 USB 主机
2.5.1 主机端软件
2.5.2 主机控制器
2.6 本章小结
3 USB 主机控制器设计方案
3.1 系统设计平台介绍
3.2 主机控制器IP 核的设计流程
3.3 主机控制器IP 核顶层设计
3.4 本章小结
4 USB 主机控制器子模块设计
4.1 主机控制模块
4.1.1 传输控制模块
4.1.2 包解析模块
4.1.3 包产生模块
4.1.4 SOF 的控制与发送
4.2 串行接口引擎
4.2.1 物理层接口设计
4.2.2 状态检测模块
4.2.3 位数据收发模块
4.2.4 包处理模块
4.2.5 CRC 模块
4.3 Avalon 总线接口模块
4.4 接收发送缓冲
4.5 本章小结
5 仿真与验证
5.1 功能仿真
5.1.1 仿真平台搭建
5.1.2 测试方案
5.1.3 仿真结果
5.2 FPGA 验证
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 不足之处以及下一步工作展望
致谢
参考文献
附录
作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB 1.1主机控制器IP核设计与实现[J]. 张美林,章军. 计算机工程与应用. 2007(22)
[2]中科SoC的USB1.1OHCI主机控制器IP设计[J]. 梅张雄,张志敏,郑为民. 计算机工程. 2005(15)
[3]USB主机控制器端串行接口引擎IP的实现[J]. 武甲东,梅张雄,张志敏,陈新华. 微电子学与计算机. 2005(02)
[4]USB2.0SIE的ASIC设计与实现[J]. 杜占坤,吴敏,李铮,邬斌浩,孙承绶. 半导体技术. 2004(10)
[5]USB2.0中CRC码的并行算法及硬件实现[J]. 陈静瑾,邓雅诺,马文龙,余宁梅. 西安理工大学学报. 2004(03)
[6]USB IP核在深亚微米设计平台中的设计与实现[J]. 黄志强,林争辉. 微电子学. 2004(04)
[7]USB HOST ＆ HOST Controller剖析与实现[J]. 赵蕴龙,杨孝宗,崔刚. 小型微型计算机系统. 2003(01)
[8]通用串行总线及其应用[J]. 王省书,秦石乔,邵福球. 计算机应用研究. 2000(01)
[9]一种CRC并行计算原理及实现方法[J]. 朱荣华. 电子学报. 1999(04)
本文编号：3702776
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 USB 技术的产生、发展及特点
1.1.2 课题研究意义
1.2 本课题的国内外研究现状
1.3 论文的结构安排
2 USB 协议介绍
2.1 USB 结构体系简介
2.1.1 USB 系统描述
2.1.2 USB 总线拓扑结构
2.2 USB 的机械电气特性
2.2.1 机械特性
2.2.2 电气规范
2.3 USB 数据流模型
2.3.1 USB 通信流
2.3.2 USB 传输的两个重要概念
2.3.3 传输类型和传输管理
2.4 协议层
2.4.1 包的组成——场
2.4.2 传输的基本单元——包
2.4.3 错误的检测与恢复
2.5 USB 主机
2.5.1 主机端软件
2.5.2 主机控制器
2.6 本章小结
3 USB 主机控制器设计方案
3.1 系统设计平台介绍
3.2 主机控制器IP 核的设计流程
3.3 主机控制器IP 核顶层设计
3.4 本章小结
4 USB 主机控制器子模块设计
4.1 主机控制模块
4.1.1 传输控制模块
4.1.2 包解析模块
4.1.3 包产生模块
4.1.4 SOF 的控制与发送
4.2 串行接口引擎
4.2.1 物理层接口设计
4.2.2 状态检测模块
4.2.3 位数据收发模块
4.2.4 包处理模块
4.2.5 CRC 模块
4.3 Avalon 总线接口模块
4.4 接收发送缓冲
4.5 本章小结
5 仿真与验证
5.1 功能仿真
5.1.1 仿真平台搭建
5.1.2 测试方案
5.1.3 仿真结果
5.2 FPGA 验证
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 不足之处以及下一步工作展望
致谢
参考文献
附录
作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB 1.1主机控制器IP核设计与实现[J]. 张美林,章军. 计算机工程与应用. 2007(22)
[2]中科SoC的USB1.1OHCI主机控制器IP设计[J]. 梅张雄,张志敏,郑为民. 计算机工程. 2005(15)
[3]USB主机控制器端串行接口引擎IP的实现[J]. 武甲东,梅张雄,张志敏,陈新华. 微电子学与计算机. 2005(02)
[4]USB2.0SIE的ASIC设计与实现[J]. 杜占坤,吴敏,李铮,邬斌浩,孙承绶. 半导体技术. 2004(10)
[5]USB2.0中CRC码的并行算法及硬件实现[J]. 陈静瑾,邓雅诺,马文龙,余宁梅. 西安理工大学学报. 2004(03)
[6]USB IP核在深亚微米设计平台中的设计与实现[J]. 黄志强,林争辉. 微电子学. 2004(04)
[7]USB HOST ＆ HOST Controller剖析与实现[J]. 赵蕴龙,杨孝宗,崔刚. 小型微型计算机系统. 2003(01)
[8]通用串行总线及其应用[J]. 王省书,秦石乔,邵福球. 计算机应用研究. 2000(01)
[9]一种CRC并行计算原理及实现方法[J]. 朱荣华. 电子学报. 1999(04)
本文编号：3702776
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3702776.html
