USB已經成為了一種主流的接口技術,成為了計算機、通信和消費類電子等應用領域最廣泛的工業(yè)標準總線。同時,基于片上系統(tǒng)的可重用設計方法已經成為了當前IC設計的主流技術。本文介紹了一種USB設備IP核的設計方法。與一般的理論研究不同,本設計是為了向企業(yè)提供一種能夠商用的可重用IP核,需要同時權衡IP集成后產品的功能、性能、面積、速度、功耗以及成本,而不僅僅是IP核功能的實現。 本論文介紹的USB IP核支持USB 2.0規(guī)范,并兼容USB 1.1規(guī)范;支持UTMI 1.05規(guī)范、ULPI 1.1規(guī)范;支持AMBA AHB規(guī)范。該IP核一側通過ULPI接口或者UTMI接口的PHY直接與USB 2.0主機端進行通信,另一側則通過AHB總線與ARM相連。 該USB IP核包括三個模塊:ULPI模塊(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模塊(UTMI)和AHB總線接口模塊(AHB)。ULPI模塊實現了UTMI接口轉ULPI接口。串行接口引擎模塊為USB 2.0數據鏈路層協(xié)議處理模塊。AHB模塊負責SoC設計時對外提供AHB總線接口功能。 本論文中USB IP核的設計完全遵從可重用IP核的設計流程和方法。該IP核具有可配置性,以滿足不同設計的需要;對外的所有接口(ULPI、UTMI、AHB)都是業(yè)界標準接口;遵守設計規(guī)則,代碼具有良好的可讀性、可修改性和可重用性;交付的數據、資料完整。該USB IP核足夠強壯,非常容易集成到整個芯片的設計中。 該USB IP核的驗證中盡量采用了主流的驗證技術和方法,包括代碼靜態(tài)檢查、基于傳統(tǒng)驗證方法的模塊級功能驗證、基于VIP的系統(tǒng)級功能驗證、形式驗證、靜態(tài)時序分析和基于FPGA的原型驗證等,驗證結果表明USB IP核功能和時序是完全符合設計規(guī)范的。這些驗證技術和方法的使用也嚴格遵守可重用設計方法學,使驗證環(huán)境魯棒性良好。 本論文中,USB IP核完整的設計文檔、規(guī)范的編碼、詳細的注釋、完備的驗證環(huán)境和方法以及強壯的腳本都符合可重用設計方法學的要求。該USB IP核嚴格符合合作單位IP核的最高級驗收標準,成功入庫。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TP334.7;TN402
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 USB IP 核背景與市場現狀
    1.2 ULPI 接口規(guī)范的發(fā)展及應用前景
    1.3 設計目標與本人工作
    1.4 本論文的安排
第二章 USB、UTMI、ULPI 和AHB 協(xié)議介紹
    2.1 USB 協(xié)議
        2.1.1 USB 簡介
        2.1.2 USB 的電氣特性
        2.1.3 USB 的系統(tǒng)結構
        2.1.4 USB 的數據流模型
    2.2 UTMI 接口規(guī)范
        2.2.1 UTMI 接口的必要性
        2.2.2 UTMI 接口功能
    2.3 ULPI 接口規(guī)范
        2.3.1 ULPI 接口介紹
        2.3.2 ULPI 接口工作模式
    2.4 AHB 協(xié)議
        2.4.1 AMBA 總線概述
        2.4.2 AHB 總線結構
    2.5 小結
第三章 SoC 中的 IP 核設計方法學
    3.1 IP 核設計方法學
    3.2 IP 核邏輯綜合
        3.2.1 IP 核綜合概述
        3.2.2 IP 核綜合策略
    3.3 IP 核驗證方法學
        3.3.1 仿真技術
        3.3.2 靜態(tài)技術
        3.3.3 形式驗證技術
        3.3.4 物理驗證與分析
    3.4 低功耗設計技術
        3.4.1 IC 系統(tǒng)中的功耗
        3.4.2 低功耗設計技術
    3.5 小結
第四章 USB IP 核系統(tǒng)設計
    4.1 USB IP 核環(huán)境及系統(tǒng)結構設計
    4.2 USB IP 核內部模塊結構設計
        4.2.1 ULPI 模塊
        4.2.2 SIE 模塊
        4.2.3 AHB 模塊
    4.3 USB IP 核軟硬件體系結構設計
    4.4 USB IP 核主要數據通路設計
    4.5 小結
第五章 ULPI 接口模塊RTL 級設計
    5.1 ULPI 數據通路各子模塊設計
ULPI_TX 模塊設計'>        5.1.1 USB_ULPI_TX 模塊設計
ULPI_RX 模塊設計'>        5.1.2 USB_ULPI_RX 模塊設計
    5.2 ULPI 控制模塊設計
ULPI_REGWR 模塊設計'>        5.2.1 USB_ULPI_REGWR 模塊設計
ULPI_CHIRPK 模塊設計'>        5.2.2 USB_ULPI_CHIRPK 模塊設計
    5.3 低功耗管理模塊設計
ULPI_SUSRES 模塊設計'>        5.3.1 USB_ULPI_SUSRES 模塊設計
    5.4 數據總線轉換模塊設計
    5.5 小結
第六章 USB IP 核邏輯綜合
    6.1 USB IP 核綜合結果
    6.2 為布圖做網表修改
    6.3 小結
第七章 USB IP 核驗證
    7.1 代碼靜態(tài)檢查
        7.1.1 Lint Verilog 源代碼
        7.1.2 代碼檢視（Code Review）
    7.2 基于傳統(tǒng)驗證方法的ULPI 模塊級驗證
    7.3 基于VIP 的系統(tǒng)級驗證
        7.3.1 基于VIP 的驗證技術
        7.3.2 USB 端測試實例分析
        7.3.3 USB IP 核驗證結果
    7.4 形式驗證
        7.4.1 等價性驗證結果
    7.5 靜態(tài)時序分析
        7.5.1 靜態(tài)時序分析結果
    7.6 基于FPGA 的原型驗證
        7.6.1 基于FPGA 的原型驗證環(huán)境
        7.6.2 基于FPGA 的原型驗證結果
    7.7 版本控制
    7.8 小結
第八章 結論與展望
    8.1 結論
    8.2 展望
致謝
參考文獻
個人簡歷
攻讀碩士學位期間的研究成果

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本文編號：2853133