USB已經(jīng)成為了一種主流的接口技術(shù),成為了計算機、通信和消費類電子等應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。同時,基于片上系統(tǒng)的可重用設(shè)計方法已經(jīng)成為了當(dāng)前IC設(shè)計的主流技術(shù)。本文介紹了一種USB設(shè)備IP核的設(shè)計方法。與一般的理論研究不同,本設(shè)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(quán)衡IP集成后產(chǎn)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(xiàn)。 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(cè)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(cè)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(xiàn)了UTMI接口轉(zhuǎn)ULPI接口。串行接口引擎模塊為USB 2.0數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議處理模塊。AHB模塊負責(zé)SoC設(shè)計時對外提供AHB總線接口功能。 本論文中USB IP核的設(shè)計完全遵從可重用IP核的設(shè)計流程和方法。該IP核具有可配置性,以滿足不同設(shè)計的需要;對外的所有接口(ULPI、UTMI、AHB)都是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)接口;遵守設(shè)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(shù)據(jù)、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(shè)計中。 該USB IP核的驗證中盡量采用了主流的驗證技術(shù)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(jié)果表明USB IP核功能和時序是完全符合設(shè)計規(guī)范的。這些驗證技術(shù)和方法的使用也嚴格遵守可重用設(shè)計方法學(xué),使驗證環(huán)境魯棒性良好。 本論文中,USB IP核完整的設(shè)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(shè)計方法學(xué)的要求。該USB IP核嚴格符合合作單位IP核的最高級驗收標(biāo)準(zhǔn),成功入庫。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)狀
    1.2 ULPI 接口規(guī)范的發(fā)展及應(yīng)用前景
    1.3 設(shè)計目標(biāo)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(jié)構(gòu)
        2.1.4 USB 的數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)
    2.5 小結(jié)
第三章 SoC 中的 IP 核設(shè)計方法學(xué)
    3.1 IP 核設(shè)計方法學(xué)
    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(xué)
        3.3.1 仿真技術(shù)
        3.3.2 靜態(tài)技術(shù)
        3.3.3 形式驗證技術(shù)
        3.3.4 物理驗證與分析
    3.4 低功耗設(shè)計技術(shù)
        3.4.1 IC 系統(tǒng)中的功耗
        3.4.2 低功耗設(shè)計技術(shù)
    3.5 小結(jié)
第四章 USB IP 核系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 USB IP 核環(huán)境及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 USB IP 核內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.4 USB IP 核主要數(shù)據(jù)通路設(shè)計
    4.5 小結(jié)
第五章 ULPI 接口模塊RTL 級設(shè)計
    5.1 ULPI 數(shù)據(jù)通路各子模塊設(shè)計
ULPI_TX 模塊設(shè)計'>        5.1.1 USB_ULPI_TX 模塊設(shè)計
ULPI_RX 模塊設(shè)計'>        5.1.2 USB_ULPI_RX 模塊設(shè)計
    5.2 ULPI 控制模塊設(shè)計
ULPI_REGWR 模塊設(shè)計'>        5.2.1 USB_ULPI_REGWR 模塊設(shè)計
ULPI_CHIRPK 模塊設(shè)計'>        5.2.2 USB_ULPI_CHIRPK 模塊設(shè)計
    5.3 低功耗管理模塊設(shè)計
ULPI_SUSRES 模塊設(shè)計'>        5.3.1 USB_ULPI_SUSRES 模塊設(shè)計
    5.4 數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計
    5.5 小結(jié)
第六章 USB IP 核邏輯綜合
    6.1 USB IP 核綜合結(jié)果
    6.2 為布圖做網(wǎng)表修改
    6.3 小結(jié)
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(shù)
        7.3.2 USB 端測試實例分析
        7.3.3 USB IP 核驗證結(jié)果
    7.4 形式驗證
        7.4.1 等價性驗證結(jié)果
    7.5 靜態(tài)時序分析
        7.5.1 靜態(tài)時序分析結(jié)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(jié)果
    7.7 版本控制
    7.8 小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
致謝
參考文獻
個人簡歷
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果

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