FPGA与PC机USB通信的实现

摘要

USB是目前PC接口最关键技术之一，是1994年由Campaq、Intel、Microsoft、NEC等七家公司联合推出的总线协议。它不仅具有传输速度快，通用性好，扩展性强，即插即用等特点，还具有成本低和易于开发的突出优点。因此协议一经推出迅速得到业界广泛应用，现在已成为PC标准接口之一。
　　论文主要完成了嵌入式FPGA平台与PC机之间的USB通讯，包括上位机的通讯软件设计和下位机FPGA硬件实现和嵌入式软件的编程等工作。论文采用USB1.1通信协议，嵌入式系统通讯处理芯片采用Xilinx公司Spartan3系列中的XC3S1500芯片，并将一个8051IP软核嵌入FPGA。USB物理芯片采用Phillips公司的PDIUSBD12，论文建立了基于USB接口的FPGA嵌入式平台和PC机通信系统。
　　论文采用已有的8051IP软核，利用Verilog编写8051的程序存储器和数据存储器代码，并一起固化到FPGA中，其中程序存储器采用特殊格式,能够实现类似在线下载功能。论文使用DriverStudio，Windows DDK驱动开发包，Visual C++等开发工具，设计了上位机相应的USB驱动程序和应用程序。使用了Keil开发了下位机固件程序。使用Xilinx ISE进行FPGA开发。开发论文设计的通信系统可以进行点对点的数据传输,在测试过程中，其速度达到了2Mbps。论文的USB1.1速率还不高，主要是因为FPGA板上的8051核综合出来后速度受到了限制。本课题的研究为嵌入式系统和PC的USB数据通讯提供了一种可选的手段。

目录

FPGA与PC机USB通信的实现

THE IMPLEMENTATION OF COMMUNICATION BETWEEN PC AND FPGA USING USB

摘 要

Abstract

目 录

第一章 绪论

1.1 课题背景及其意义

1.2 本文研究内容与安排

第二章 USB原理介绍

2.1 引言

2.2 USB硬件规范

2.3 USB的总线拓扑结构

2.4 端点

2.5 字段的格式

2.6 信息包的格式

2.7 传输事务

2.8 本章小结

第三章 下位机硬件介绍

3.1 引言

3.2 FPGA芯片的选择及内部结构

3.3 单片机软核

3.4 USB芯片的选择及其结构

3.5 本章小结

第四章 下位机固件程序设计

4.1 引言

4.2 程序接口定义

4.3 描述符

4.4 USB枚举过程

4.5 程序实现

4.6 本章小结

第五章 上位机程序

5.1 驱动程序设计

5.2 驱动程序调试以及安装

5.3 应用程序设计

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢