摘要:通用串行總線(USB)是當(dāng)前主流的計(jì)算機(jī)外設(shè)接口的總線標(biāo)準(zhǔn),具有支持低速、全速、高速三種傳輸速率,支持熱插拔,使用方便等特性。USB硬件系統(tǒng)包括主機(jī)控制芯片、接口控制芯片和設(shè)備控制芯片三部分,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各USB功能模塊對Soe領(lǐng)域發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了USB2.0主機(jī)控制器的IP核,可應(yīng)用于嵌入式主機(jī)和無線USB等領(lǐng)域。 本文在分析USB1.x和USB2.0總線工作原理、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸模式和電源管理的基礎(chǔ)上,提出了USB2.0主機(jī)控制器IP核模塊劃分,給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,詳細(xì)介紹了各模塊的設(shè)計(jì),采用硬件描述語言Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了AHB接口USB2.0主機(jī)控制器IP核,并針對各功能模塊進(jìn)行了仿真。然后詳細(xì)講述了如何搭建基于BFM的仿真測試平臺以及編寫不同測試實(shí)例對該IP核進(jìn)行系統(tǒng)級的功能驗(yàn)證,結(jié)果表明該IP在功能上滿足USB技術(shù)規(guī)范。 在TSMC0.1 8um工藝下,完成了USB主機(jī)控制器的ASIC實(shí)現(xiàn),包括綜合與優(yōu)化、時序分析、布局布線、時鐘樹生成等過程,并進(jìn)行了后仿真。提交的芯片版圖面積是40um~2,電路規(guī)模約為5萬門,在120M時鐘下,電路功耗約為22mW。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TN492;TP334.7
【部分圖文】：

幀計(jì)數(shù)器就是一個可預(yù)置逆減計(jì)數(shù)器，根據(jù)主機(jī)控制器工作在高速和全速預(yù)置不同的值;產(chǎn)生EOF信號就是一個比較器，把當(dāng)前幀計(jì)數(shù)器中的值和寄存器中預(yù)存好的值進(jìn)行比較。圖3一4是幀產(chǎn)生示意圖。幀控制器正常工作時必須連續(xù)發(fā)送幀開始標(biāo)識符，幀末尾(EOF期間)不允許事務(wù)傳輸，以避免下一幀開始被破壞，也即總線在此期間必須處于空閑狀態(tài)，否則會產(chǎn)生串?dāng)_。 (Miero)FrameN (Miero)FrameN+I閱一同------一一叫一SOF一;一…{EOF間隙EOF間隙圖3一4幀產(chǎn)生Fig.3一 4Framegenerator圖3一5是高速時s0F和EoF仿真波形。每隔125us產(chǎn)生一個幀開始符標(biāo)識，EOF結(jié)束有EOFI和EOFZ兩個結(jié)束符。EOFI在下一個幀開始符前犯位出現(xiàn)，EOFZ必須在不晚于幀開始符前的一個位時間發(fā)生。薰薰薰圖3一 5SOF和EOF仿真波形Fig.3一 5SimulationforSOFa一 ldEOF圖3一6是babble中斷仿真波形。EOF期間若總線不空閑將產(chǎn)生babble中斷。馨纂氰瓢纂圖3一 6babble中斷仿真波形

幀計(jì)數(shù)器就是一個可預(yù)置逆減計(jì)數(shù)器，根據(jù)主機(jī)控制器工作在高速和全速預(yù)置不同的值;產(chǎn)生EOF信號就是一個比較器，把當(dāng)前幀計(jì)數(shù)器中的值和寄存器中預(yù)存好的值進(jìn)行比較。圖3一4是幀產(chǎn)生示意圖。幀控制器正常工作時必須連續(xù)發(fā)送幀開始標(biāo)識符，幀末尾(EOF期間)不允許事務(wù)傳輸，以避免下一幀開始被破壞，也即總線在此期間必須處于空閑狀態(tài)，否則會產(chǎn)生串?dāng)_。 (Miero)FrameN (Miero)FrameN+I閱一同------一一叫一SOF一;一…{EOF間隙EOF間隙圖3一4幀產(chǎn)生Fig.3一 4Framegenerator圖3一5是高速時s0F和EoF仿真波形。每隔125us產(chǎn)生一個幀開始符標(biāo)識，EOF結(jié)束有EOFI和EOFZ兩個結(jié)束符。EOFI在下一個幀開始符前犯位出現(xiàn)，EOFZ必須在不晚于幀開始符前的一個位時間發(fā)生。薰薰薰圖3一 5SOF和EOF仿真波形Fig.3一 5SimulationforSOFa一 ldEOF圖3一6是babble中斷仿真波形。EOF期間若總線不空閑將產(chǎn)生babble中斷。馨纂氰瓢纂圖3一 6babble中斷仿真波形

使能FrcDataTbg狀態(tài)位，在 DATAo/DATAI間切換;狀態(tài)階段的OUT事務(wù)因?yàn)镾tatusPkt為高，始終會發(fā)送DATAI包。最后是握手處理，有STALL、ACK、NAK三種情況，若一直沒有回應(yīng)，重試事務(wù)三次后中止。圖3一8顯示了SETUP事務(wù)仿真過程，由SETUP(Zd)+DATAO(c3)+ACK(dZ)組成。獄黝黝 黝 鬢鬢麟礁愚徽藻】 】哪撇夔摹 摹(10;)Zd}110{}七3大丁轟100丁，)57;‘， ，翼翼黝黝 黝暇田l編段群纂l翔 翔..…丁-一，一一一.，「 ---雇 雇雇鬢蘸顴 顴!00!，;翔2
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張美林;章軍;;USB 1.1主機(jī)控制器IP核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2007年22期

2 趙蘊(yùn)龍,楊孝宗,崔剛;USB HOST & HOST Controller剖析與實(shí)現(xiàn)[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2003年01期

本文編號：2874223