隨著計算機通信技術(shù)的高速發(fā)展，通用串行總線（USB）以其高速、支持多種傳輸類型、即插即用、易擴充等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。 本文首先分析了USB2.0協(xié)議，包括USB封包的字段類型、封包的類型以及四種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式，為USB2.0設(shè)備接口的設(shè)計提供一定的理論基礎(chǔ)。 其次，數(shù)據(jù)通信中的數(shù)據(jù)可靠性問題是USB設(shè)備接口設(shè)計中的關(guān)鍵問題之一。本文從四個方面深入研究了USB設(shè)備接口中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥栴}：時鐘恢復(fù)技術(shù)、數(shù)據(jù)的差錯控制、不同時鐘域間的數(shù)據(jù)傳輸以及USB協(xié)議層的數(shù)據(jù)可靠性問題，并給出了部分理論推導(dǎo)和實驗結(jié)果。 在上述的理論基礎(chǔ)上，本文闡述了USB2.0設(shè)備接口的設(shè)計，著重研究了數(shù)據(jù)同步傳輸模塊、包編碼／解碼模塊和端點控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。 最后，本文搭建了USB2.0設(shè)備接口的RTL級仿真平臺，并給出了具體的驗證方案，驗證結(jié)果表明設(shè)計符合功能要求。此外，本文基于SMIC0.18的工藝庫對設(shè)計進(jìn)行了邏輯綜合，實驗結(jié)果表明所設(shè)計的電路時序正確。 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
致謝
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第一章 緒論
    1.1 集成電路發(fā)展歷史
    1.2 IP、SoC及IP重用
    1.3 USB的發(fā)展背景及特點
    1.4 USB2.0發(fā)展現(xiàn)狀及課題意義
    1.5 課題來源及論文的主要工作
        1.5.1 課題來源
        1.5.2 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 USB2.0協(xié)議分析
    2.1 字段的定義
        2.1.1 同步字段(SYNC)
        2.1.2 封包標(biāo)志符字段(PID)
        2.1.3 地址字段
        2.1.4 端點字段
        2.1.5 幀號字段
        2.1.6 數(shù)據(jù)字段
        2.1.7 循環(huán)冗余碼(CRC)字段
            2.1.7.1 令牌包的 CRC碼
            2.1.7.2 數(shù)據(jù)包的 CRC碼
        2.1.8 封包結(jié)束字段(EOP)
    2.2 包類型
        2.2.1 令牌包
        2.2.2 數(shù)據(jù)包
        2.2.3 握手包
    2.3 USB傳輸類型
        2.3.1 控制傳輸
        2.3.2 中斷傳輸
        2.3.3 等時傳輸
        2.3.4 批量傳輸
    2.4 小結(jié)
第三章 USB設(shè)備接口數(shù)據(jù)可靠性研究
    3.1 USB設(shè)備接口電路的幾個數(shù)據(jù)可靠性問題
    3.2 時鐘恢復(fù)(CR)
        3.2.1 串行數(shù)據(jù)通信的同步方式
        3.2.2 兩種時鐘恢復(fù)(CR)技術(shù)
        3.2.3 兩種時鐘恢復(fù)(CR)技術(shù)的比較
        3.2.4 時鐘恢復(fù)(CR)電路的設(shè)計
    3.3 USB設(shè)備接口中的差錯控制
        3.3.1 差錯控制的概念以及原因
        3.3.2 CRC編碼與校驗的硬件實現(xiàn)
            3.3.2.1 CRC算法原理
            3.3.2.2 串行 CRC碼產(chǎn)生校驗電路
            3.3.2.3 并行 CRC碼產(chǎn)生校驗電路
        3.3.3 NRZI碼中的位填充和位剝離
    3.4 不同時鐘域間的數(shù)據(jù)傳輸
        3.4.1 USB設(shè)備接口中的同步策略
        3.4.2 同步器的研究
            3.4.2.1 亞穩(wěn)態(tài)的概念以及產(chǎn)生原因
            3.4.2.2 影響同步失效率的因素
            3.4.2.3 同步器結(jié)構(gòu)及原理
        3.4.3 異步FIFO的研究
            3.4.3.1 異步FIFO的結(jié)構(gòu)及特點
            3.4.3.2 異步FIFO中地址指針的同步與變換
            3.4.3.3 異步FIFO的指針比較
    3.5 USB協(xié)議層的可靠性要求
    3.6 小結(jié)
第四章 USB2.0設(shè)備接口的設(shè)計
    4.1 USB2.0設(shè)備接口的功能概述
    4.2 USB2.0設(shè)備接口的體系結(jié)構(gòu)
    4.3 USB2.0設(shè)備接口的寄存器映射
    4.4 數(shù)據(jù)同步傳輸模塊的設(shè)計
        4.4.1 數(shù)據(jù)同步傳輸模塊的整體構(gòu)架
        4.4.2 數(shù)據(jù)同步接收模塊的設(shè)計實現(xiàn)
            4.4.2.1 數(shù)據(jù)同步接收模塊的結(jié)構(gòu)
            4.4.2.2 8位或16位的數(shù)據(jù)接收
        4.4.3 數(shù)據(jù)同步發(fā)送模塊的設(shè)計實現(xiàn)
            4.4.3.1 數(shù)據(jù)同步發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)
            4.4.3.2 8位和16位數(shù)據(jù)的發(fā)送控制
        4.4.4 數(shù)據(jù)接收與發(fā)送中的兩個問題
        4.4.5 事件檢測模塊的設(shè)計實現(xiàn)
            4.4.5.1 USB總線狀態(tài)的定義
            4.4.5.2 事件檢測中復(fù)位、掛起和恢復(fù)的概念
            4.4.5.3 高速檢測握手狀態(tài)實現(xiàn)
    4.5 包編/解碼模塊的設(shè)計實現(xiàn)
        4.5.1 包編/解碼模塊中狀態(tài)機的設(shè)計
            4.5.1.1 狀態(tài)的設(shè)定
            4.5.1.2 狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)
        4.5.2 包編/解碼模塊中數(shù)據(jù)的傳輸
    4.6 端點控制模塊的設(shè)計實現(xiàn)
        4.6.1 端點0控制的實現(xiàn)
            4.6.1.1 狀態(tài)的設(shè)定
            4.6.1.2 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移
            4.6.1.3 狀態(tài)機控制下的數(shù)據(jù)流
        4.6.2 端點1-15的控制實現(xiàn)
            4.6.2.1 狀態(tài)的設(shè)定
            4.6.2.2 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移
            4.6.2.3 端點控制寄存器的寫控制
            4.6.2.4 端點設(shè)計中存儲數(shù)據(jù)的計算
    4.7 小結(jié)
第五章 USB2.0設(shè)備接口的驗證與綜合
    5.1 集成電路驗證技術(shù)
        5.1.1 動態(tài)驗證技術(shù)
        5.1.2 靜態(tài)驗證技術(shù)
        5.1.3 形式化驗證技術(shù)
        5.1.4 物理驗證技術(shù)
    5.2 USB2.0設(shè)備接口的驗證
        5.2.1 RTL仿真
        5.2.2 USB2.0設(shè)備接口的驗證平臺
        5.2.3 任務(wù)函數(shù)的類型及設(shè)計
        5.2.4 USB2.0設(shè)備接口的驗證方案
    5.3 集成電路的邏輯綜合
    5.4 USB2.0設(shè)備接口的邏輯綜合
        5.4.1 綜合環(huán)境設(shè)置
        5.4.2 時序約束設(shè)置
        5.4.3 時鐘設(shè)置
        5.4.4 設(shè)計規(guī)則設(shè)置
        5.4.5 綜合策略與過程
        5.4.6 綜合報告分析
            5.4.6.1 USB2.0設(shè)備接口的面積報告
            5.4.6.2 USB2.0設(shè)備接口的時序報告
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于Verilog HDL的高效狀態(tài)機設(shè)計[J]. 溫國忠.  電子工程師. 2006(06)



本文編號：3696694