USB CONTROLLER的设计实现及先进验证方法研究

摘要

今天我们的许多PC机仍然沿用基于20世纪80年代初设计的IBMPC机接口的外围设备，这些接口有一系列的缺点：占用太多的系统资源、太多的连接电缆、安装和配置麻烦、不可热连接、成本高。而USB接口有高的传输速率，使用方便、节约成本等优点。所以，USB接口取代其它传统接口的趋势是很明显的。研究USBCONTROLLER的目的是使得开发的芯片可以利用USB接口的各种优点，具有和PC高速传递数据的能力，这样开发出的单芯片外设，使用起来更加方便，成本更加低廉。USBCONTROLLER随着使用环境的不同，可以随意配置，方便的移植到其它应用中，将其嵌入不同应用的芯片，实现芯片与PC的不同特性的通信。　　本文主要致力于USBCONTROLLER的设计实现及对先进验证方法的研究。在对USB软硬件系统进行深入剖析和对USB1.1协议进行透彻研究的基础上，划分各功能模块，用Verilog语言设计各模块，实现各模块的功能，通过功能仿真与FPGA验证，利用USB接口和PC进行数据传输。本设计以IPcore的形式实现USB协议，可作为一个成熟的IP核嵌入到其它ASIC芯片中。　　在实现USBCONTROLLER功能的同时，本文还针对目前设计复杂程度提高带来的验证时间过长这个瓶井问题进行了剖析，并广泛了解了目前比较热门的形式验证(FORMALVERFICATION)、断言验证(ASSERTIONBASEDVERIFICATION)及未来验证方法的发展趋势。

目录

摘要

第一章概述

§1-1传统PC机接口的缺点

§1-2选择USB的理由

§1-3本文的贡献

第二章USB系统

§2-1 USB通信模式

§2-2 USB软件

§2-3 USB硬件

2-3-1USB主机控制器/根端口

2-3-2USB集线器

2-3-3USB设备

第三章USB协议

§3-1 USB信号环境

§3-2传输类型

§3-3包

§3-4传输处理过程

3-4-1批量处理操作

3-4-2控制传输

3-4-3中断处理操作

3-4-4同步处理操作

§3-5错误恢复

§3-6 USB设备配置

第四章USB CONTROLLER设计

§4-1 USB CONTROLLER的一些特性

§4-2 USB设备框架

§4-3 USB CONTROLLER系统架构

§4-4各模块设计

4-4-1PHY

4-4-2协议层(Protocol Layer:PL)

4-4.3Endpoint 0 Control

4-4-4ROM

4-4-5Endpoint1~NFIFO

4-4-6TOP

§4-5功能仿真

4-5-1测试平台搭建

4-5-2测试项目

4-5-3测试结果

第五章USB CONTROLLER调试

§5-1 USBCONTROLLER的调试环境

§5-2 FPGA验证

§5-3综合

第六章先进验证方法研究

§6-1验证方法概述

§6-2应用举例

总结

附录

附录1USB设计的层次结构图

附录2 USB控制器中主要的寄存器

附录3 USB CONTROLLR I/O PINS描述

参考文献

致谢

论文独创性声明及论文使用授权声明