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USB是英文(Universal Serial Bus)的缩写，中文就是通用串行总线。USB是Intel联合(Microsoft,IBM,康柏,NEC等)七家公司共同推出的总线标准，这是一种速度快、成本低、易于扩展的总线标准，同时也是目前电子产品中应用最为广泛的接口协议之一。支持设备即插即用和热插拔功能的USB总线标准的出现,对于信息产业和计算机的发展具有重大意义。鉴于USB广泛的应用及迅猛的发展和经济效益，本文设计了一个USB设备接口IP核,讨论了设计思想和方法。本论文主要讨论了USB设备接口IP核的设计。根据复杂数字逻辑电路和系统设计思想,为了降低设计复杂度,经过深入研究USB协议后，决定在设计中采用自顶向下(Top-Down)的设计方法；同时该IP核使用VerilogHDL编写代码,在设计中我们把时序逻辑电路和组合逻辑电路分开设计，这样能够使得设计思路更清晰同时也让总体结构便于理解；为了使设计更易于综合，代码编写也必须遵循可综合风格并且注重跨时钟域的问题。论文主要包括以下几个方面：1)首先学习和分析USB协议,分析协议标准和数据传输方式，根据学习到的协议内容和分析结果提出基于FPGA的USB设备接口IP核的总体设计方案，然后划分各功能模块,划分成五个模块:UTMI、控制器、物理层、FIFO、存储器接口和协议层。设计方案中最关键的三个模块是物理层模块、控制器模块和协议层模块。2)用Verilog编写RTL级代码，完成各功能模块的详细设计。物理层模块主要完成采样异步数据流以及分离时钟和数据，模拟差分信号和数字信号的转换；控制器模块完成USB设备的数据传输和枚举；协议层模块功能比较复杂，为了实现复杂的USB协议，使用了有限状态机的设计方法，协议层主要完成数据的打包和解包等。3)用ModelSim SE和QuartusⅡ软件对USB设备接口IP核进行综合仿真，对设备接口IP在FPGA硬件平台上进行了验证。在验证过程中，使用USB HOUND软件截取USB总线上的通信数据，然后对截取数据分析来验证USB主机和设备接口的数据通信是否成功。验证结果表明，该设计的USB设备接口IP核是符合USB协议规范要求的，能很好的实现USB数据通信的功能;如果想作为一个单独的IP模块嵌入到SoC系统设计中,还需要经过更深层次和更专业的优化,这里我们只讨论了功能的实现。