专用USB接口仿真与测试

发布时间：2017-05-22 21:26

  本文关键词：专用USB接口仿真与测试，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机与移动终端设备的快速发展,电子设备之间的接口互连技术成为影响这些产品发展的关键因素之一。其中USB作为计算机外围设备通信的总线标准受到了广泛关注与使用。它以传输速度快、使用方便、即插即用、成本低等优势不断被各大厂商视为研究和生产的重点对象。本文针对一款用于生命信号采集器芯片的专用USB接口展开研究,明确专用USB芯片的内部结构,结合USB协议的要求明确仿真与测试目的,设计出一套严谨、完整的仿真与测试方案。 通过对专用USB接口的架构和特点进行分析,把专用USB芯片划分Controller、数字PHY和模拟PHY三个模块,并以这三个模块为验证对象,创新性得设计出一套从RTL级到数模混合仿真,再到软硬件联调的完整验证方案。Controller模块和数字PHY模块属于专用USB接口芯片的数字逻辑部分,仿真软件使用VCS软件,搭建仿真平台,仿真结果达到了仿真功能点要求实现的功能。模拟PHY模块属于专用USB接口的模拟版图部分,通过Spice仿真优化了原理图架构,电气特性达到了参数标准。接着还设计了专用USB芯片数字部分和模拟部分结合起来的AMS数模混合仿真方案,经过对电路参数调整,得到了正确的仿真结果。最后从USB系统架构出发,设计了基于FPGA的专用USB系统测试方案,分别搭建了满足了专用USB芯片应用环境标准的软件和硬件测试平台,完成了整个系统的测试,测试结果符合设计要求。 通过对仿真和测试结果进行对比分析,表明了本文设计的仿真和测试方案的正确性,并且这套方案具有严谨、完整、可靠等优点,具有一定的实用价值。设计者可以根据本文的仿真和测试方法在专用USB芯片设计过程中以及设计末期阶段对芯片进行仿真和测试,不仅可以监控设计过程中的缺陷和不足,而且可以提高专用USB芯片的流片成功率。
【关键词】：USB 仿真 测试 AMS FPGA
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序言8-9
• 目录9-12
• 1 引言12-20
• 1.1 课题的研究背景与意义12-13
• 1.2 专用USB接口芯片13-19
• 1.3 论文工作任务及章节安排19-20
• 2 专用USB接口仿真与测试方案20-32
• 2.1 专用USB接口的仿真方案20-21
• 2.2 专用USB接口的测试方案21
• 2.3 USB接口的基本特性21-31
• 2.3.1 USB接口的特点22-24
• 2.3.2 USB体系结构概述24-25
• 2.3.3 USB数据流模型25-26
• 2.3.4 USB协议层介绍26-30
• 2.3.5 USB的电气特性30-31
• 2.3.6 USB设备架构31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 客户端仿真验证32-58
• 3.1 专用USB Controller模块验证32-37
• 3.1.1 专用USB Controller模块的验证功能点32-33
• 3.1.2 专用USB Controller模块仿真平台33
• 3.1.3 0号端点配置验证33-35
• 3.1.4 1号端点批量IN传输验证35-36
• 3.1.5 2号端点批量OUT传输验证36-37
• 3.2 专用USB数字收发电路仿真37-39
• 3.2.1 发送电路仿真验证37-38
• 3.2.2 接收电路仿真验证38-39
• 3.3 专用USB模拟收发电路仿真39-48
• 3.3.1 专用USB PHY模块39-41
• 3.3.2 Spice仿真41
• 3.3.3 Spice仿真结果41-48
• 3.4 数模混合仿真AMS48-56
• 3.4.1 AMS介绍48
• 3.4.2 AMS的优点48-49
• 3.4.3 混合仿真平台49-50
• 3.4.4 混合仿真环境50
• 3.4.5 混合仿真流程50-51
• 3.4.6 混合仿真调试51-53
• 3.4.7 混合仿真结果53-56
• 3.5 本章小结56-58
• 4 系统测试分析58-70
• 4.1 专用USB系统数据传输模型58-61
• 4.1.1 四个主要层次60
• 4.1.2 层次连接60-61
• 4.2 专用USB系统测试软件平台61-64
• 4.2.1 客户软件62-63
• 4.2.2 USB固件架构63
• 4.2.3 USB的驱动程序63
• 4.2.4 USB的上层应用程序63-64
• 4.3 专用USB系统测试硬件平台64-68
• 4.3.1 物理层连接方案64-65
• 4.3.2 USB逻辑功能65-66
• 4.3.3 USB PHY管脚66-67
• 4.3.4 电气特性67-68
• 4.4 本章小结68-70
• 5 系统测试方案70-80
• 5.1 专用USB系统测试平台70-72
• 5.1.1 基本工作流程70
• 5.1.2 系统测试软件70
• 5.1.3 FPGA芯片70-71
• 5.1.4 系统测试实物图71-72
• 5.2 系统测试测试流程72-76
• 5.2.1 综合72-73
• 5.2.2 测试73-76
• 5.3 仿真与测试结果分析76-78
• 5.3.1 系统测试结果分析77
• 5.3.2 仿真与测试对比分析77-78
• 5.4 本章小结78-80
• 6 结论80-82
• 参考文献82-84
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果84-88
• 学位论文数据集88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 付贵阳,贾怀义;USB On-The-Go工作原理分析和应用研究[J];国外电子元器件;2004年10期

2 王宗超;倪凯;王伟能;王鸿钧;赵诣;;新一代高速串行接口USB3.0介绍[J];记录媒体技术;2010年02期

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本文编号：386958