一款USB键盘芯片的FPGA实现设计

摘要

采用FPGA器件进行开发设计在当今集成电路设计领域占有着重要地位,本文基于FPGA设计开发的优势,结合公司产品的研发需求,采用FPGA硬件实现一款USB接口的键盘芯片设计,辅助芯片的设计开发与验证。
　　论文对USB键盘芯片的FPGA设计过程进行了阐述,着重介绍了芯片采用的MCU模块和USB接口模块的设计,并且特别的采用了FPGA提供的IP核来设计MCU的存储器模块,大大减少了设计的难度和时间。基于 Xilinx公司的 FPGA开发软件ISE,使用Verilog HDL语言对USB键盘芯片的功能进行了代码设计和仿真验证,接着进行了FPGA综合以及实现,在FPGA器件XC3SD3400A上进行了配置。在软件设计完成后搭建了FPGA硬件平台,自行设计制作了印制电路板作为系统的连接载体,安装了FPGA器件、外置芯片等元器件,使用FPGA在线调试软件ChipScope Pro对整个系统平台进行了调试,最终实现了USB键盘的功能。
　　论文利用FPGA平台对前期芯片出现的问题进行了修改以及验证,最终改进的USB键盘芯片采用CSMC0.5/0.35μm5V标准CMOS工艺进行了流片,实际芯片测试性能正确。论文的工作为FPGA辅助ASIC芯片设计开发提供了有效的参考。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题主要内容

第二章 系统设计

2.1 系统框架

2.2 MCU部分

2.2.1 微处理器

2.2.2 外置存储器

2.2.3 地址分配

2.2.4 小结

2.3 USB接口

2.3.1 串行接口引擎SIE

2.3.2 收发器Transceiver

2.3.3 小结

2.4 键盘部分

2.5 固件程序

第三章 FPGA实现设计

3.1 硬件与软件环境

3.1.1 硬件环境

3.1.2 软件环境

3.2 项目的软件设计开发

3.2.1 设计文件输入

3.2.2 仿真

3.2.3 综合

3.2.4 实现与时序仿真

3.2.5 配置FPGA

3.3 项目的硬件平台搭建与调试

3.3.1 搭建平台

3.3.2 调试系统

3.4 小结

第四章 结论与展望

4.1 项目改进

4.2 流片验证

4.3 总结与展望

致谢

参考文献

附录