论文部分内容阅读
外部设备进行高速数据传输是片上系统的基本功能之一，其主要的VLSI实现形式是在片上系统中配置通用而高效的接口电路模块。USB接口作为近年来应用最广泛的接口技术之一，已被大多数的电子产品所采用。因此，在片上系统中集成USB2．0主机接口，在理论上和应用上都具有重要的研究意义，其设计方法的研究也具有普遍的指导意义。
本文在对目前的各项USB设计技术深入调研和分析后，首先对USB2．O主机端功能进行了层次划分。接着，本文采用面向事务流的方法对USB2．O主机端片上系统进行建模和软硬件划分。然后，本文以“家庭网络SOC平台”项目为背景，完成了USB2．0主机端硬件设计和软件设计。本文详细介绍了硬件电路设计，重点研究了能自主发起传输的DMA控制器模块和ULPI接口模块的实现。
在研究USB2．0主机端片上系统设计的过程中，本文在如下方面进行了创新：提出了一个SOC系统中面向事务流的软硬件协同设计方法，并用SystemC语言建模验证：提出了一种能自主安排事务传输的DMA控制器及数据传输方法，通过仿真证明这种改进的DMA控制器符合USB最大速度传输要求：提出了实时带宽跟踪技术和多传输类型分类调度技术，提高了USB总线带宽利用率：采用异步FIFO的结构，实现多时钟域数据流的同步与SOC总线时钟的可调节性；采用了先进的ULPI接口技术：提出了一种分层结构实现SOC系统中USB主机端驱动程序，具有可重用性。
最后，本文利用家庭网关仿真平台和FPGA平台对USB2．0主机端片上系统进行了验证。根据验证可得出，本文设计的USB2．0主机控制器系统完全符合USB2．O协议，支持各种传输类型，在家庭网关系统中工作正常，整个IP核具有良好的预期应用价值。