随着电子信息工业的高速发展,计算机拥有了更好的性能和海量数据处理能力。与此同时,计算机外围设备的复杂度也有大幅度提高。因此,日益强大的计算机与不断发展的计算机外围设备之间就需要有高效、简便和稳定的联接。在这种需求下,通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)被开发出来。USB总线是一种实现计算机与计算机外围设备通信的串行总线,以其速率高、使用方便、即插即用、成本低廉和易于扩展等优点,获得众多电子厂商和消费者的支持,迅速占领市场,成为计算机和计算机外围设备互联的首选方式。本文对USB总线系统中的设备端进行了系统的研究,包括协议解读;USB2.0数字IP核设计;USB2.0设备端系统设计、实现和应用;并且完成一种适用于无线通信局域网SoC系统开发的硬件平台设计。文中首先从计算机总线的概念入手,介绍计算机总线发展趋势和几种先进的总线协议,引出USB总线,重点介绍USB总线的发展历程、特点和优势。然后,论文从设备端的角度解析USB2.0协议,分析USB2.0协议的总线系统结构、电气特性、通信结构、信息格式和传输方式,对实现过程中应用到的UTMI协议也进行了简单叙述。在USB2.0协议解析完成的基础上,本文提出了一种USB2.0设备端的数字IP核设计方案。该IP核按照系统功能被分UTMI模块、协议层模块、端点控制与状态寄存器模块、存储器接口仲裁模块和Wishbone接口模块,共六个模块。文中对这六个模块的实现过程进行了较详细的叙述。为了更好地研究USB2.0设备端,实现了一种基于USB2.0设备端的数据传输系统,并将该系统应用于便携式实时图像系统、USB2.0编程器和802.11 a/b/g/n MAC层实现。文中将该部分内容分为系统组成、硬件设计、固件程序设计、驱动程序设计、FPGA控制代码设计、系统验证及应用,共六个部分进行叙述。最后,本文完成了一种满足项目实际需求,面向无线通信局域网SoC(System on Chip)设计和验证的硬件平台。文中对该硬件平台的整体方案和架构、系统母板核心架构、FPGA核心板架构、系统验证和应用进行了较为详细的叙述。