USB2.0PHY IP验证系统逻辑设计与实现

摘要

通用串行总线(USB)作为新一代的标准总线接口，不仅能够同时连接多达127个设备，而且具有快速、即插即用等特点，使外设到主机的连接更加高效和便利。由于USB总线的众多优点，研究和设计传输速度更快、性能更可靠稳定的USB接口是当今的发展趋势之一。但是，国内集成电路设计技术的落后导致了国外接口芯片对于国内市场的垄断，因此，提供更高性价比的产品成为了国内IC设计公司自主研发USB2.0接口芯片的动力。在当前的SoC设计中，验证工作占了整个设计工作的70％左右。完善验证系统，提高验证质量和效率，缩短芯片开发时间将是今后IC设计不可忽视的关键所在。
　　 本文根据承担项目的需求，针对USB2.0PHY IP，在详细确定各个模块功能的基础上，采用了自顶向下的模块化逻辑设计方案，完成了该系统总体设计方案以及高速数据传输逻辑设计的具体实现。论文研究了USB2.0的特性、IP核的基本概念以及功能验证的基本方法等，在充分理解了USB2.0协议以及UTMI规范的基础上，对验证系统硬件平台的各个芯片的工作原理和工作时序进行了深入分析，确定了验证系统在高速模式下的逻辑设计方案，并采用硬件描述语言对各功能模块逻辑进行RTL级(即寄存器传输级)描述，最后使用ISE仿真器完成了仿真、综合及调试，最终成功地用于对USB2.0PHY IP硬核的高速功能及可靠性验证上。

目录

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第一章绪论

1.1 USB产生的背景及发展历史

1.2 USB总线概述

1.2.1 USB物理特性

1.2.2 USB总线拓扑结构

1.2.3 USB数据传输类型

1.2.4 USB应用范围分类

1.2.5 USB总线特征

1.3论文背景

1.4论文研究内容及结构

第二章USB2.0PHY IP验证系统总体设计方案

2.1 USB IP系统验证技术

2.1.1验证方法分类

2.1.2验证流程

2.2IP核

2.2.1IP核产生背景

2.2.2IP核研发流程

2.2.3 IP核来源和分类

2.3 UTMI 规范

2.3.1 UTMI功能模块分析

2.3.2 UTMI工作原理

2.3.3基于UTMI规范的USB2.0体系结构

2.3.4基于UTMI规范的USB2.0PHY信号

2.4 USB2.0PHY IP验证系统总体设计方案

2.4.1总体设计目标

2.4.2总体设计思路

2.4.3验证系统硬件平台

2.4.4硬件平台主要芯片

2.5本章小结

第三章USB2.0PHY IP验证系统逻辑设计

3.1 USB2.0PHY IP验证系统逻辑设计流程及框架

3.1.1逻辑设计流程

3.1.2逻辑设计框架

3.2逻辑设计各模块功能

3.3发送单板相关逻辑设计

3.3.1 CPU模块设计

3.3.2 SSRAM模块设计

3.3.3 USB模块逻辑设计

3.3.4传送FIFO模块设计

3.4接收单板相关逻辑设计

3.4.1 CPU模块设计

3.4.2 SSRAM模块设计

3.4.3 USB模块设计

3.4.4接收FIFO模块设计

3.4.5比较模块设计

3.5本章小结

第四章USB2.0PHY IP验证系统逻辑设计仿真结果

4.1 VerilogHDL语言及仿真平台

4.1.1 VerilogHDL语言

4.1.2仿真平台

4.2逻辑功能仿真、综合与调试

4.2.1逻辑功能仿真

4.2.2逻辑系统综合

4.2.3逻辑代码调试

4.3逻辑功能应用

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1论文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献