安全密钥SOC芯片USB1.1控制器设计

摘要

USB技术现已被广泛应用。本文综合了对SOC设计的理解和对USB接口通信协议的分析,给出USB1.1控制器的设计方案,具有较高的实用价值。该芯片已经应用于加密U-Key并向各公司提供使用。
　　本文从SOC安全芯片的意义出发,以设计USB1.1设备控制器为目标,分别对设计中出现的问题给出解决方案。通过对采样得到的信号同步化,并根据相位检测及沿检测两个信号得到接收数据时所用时钟,实现接收时钟的萃取。参考USB2.0给出的UTMI信号流程,用状态机实现对包及标识符的解码、标志信号生成和发送,并检测总线上信号,实现对当前端点是否空闲或 Halt等的判定,以确认USB系统是否进入低功耗模式。在整个设计对RAM的连接关系上,主要是考虑USB重发机制的影响,需使当前地址暂存一个周期,在对数据进行确认之后才更新当前地址,确保数据接收及发送地址无误。并通过搭建验证平台对USB进行系统仿真,来保证设计的正确性,结合CV测试来确认设计的完备性。
　　验证结果表明,本文给出的USB1.1设备控制器设计能够正常解析USB1.1所支持的 USB包,通过0端完成设备的枚举及各端点的地址分配,并能正常进行Bulk、Control、Interrupt传输。此外,除去文中MLBI模块,剩余模块所完成的功能及预留出的接口可以正常的完成其作为USB1.1设备控制器IP的应用,能够集成到SOC系统当中。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3论文的主要工作内容

1.4论文结构

第二章 USB1.1协议概述

2.1 USB体系结构

2.2 USB系统的设备枚举

2.3 USB协议层

2.4小结

第三章 USB接口IP设计

3.1跨时钟域处理（CDC）

3.2数字锁相环（DPLL）模块设计

3.3串行接口引擎（SIE）模块设计

3.4协议层（PL）模块设计

3.5端点信息（EPI）模块设计

3.6挂起/唤醒模块设计

3.7接口模块（MLBI）设计

3.8小结

第四章 USB接口IP的仿真与验证

4.1 RTL平台验证

4.2 USB系统功能验证

4.3芯片成测及USB CV测试

4.4小结

第五章 结束语

5.1 总结

5.2 USB技术展望

致谢

参考文献