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用于IP电话的32位微控制器中USB2.0主机控制器的设计
作 者: 程赟
导 师: 尹盛
学 校: 华中科技大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: MCU USB2.0 仿真验证
分类号: TP332.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 36次
引 用: 0次
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内容摘要
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)具有热插拔、即插即用、数据传输可靠、扩展方便、低成本等众多优点,目前一方面已成为当前计算机必备的接口之一,同时也被广泛地应用于嵌入式系统设计中。本次所设计的USB2.0主机控制器为一款用于IP电话的32位MCU (Micro Controller Unit,微控制器)中的一个重要的外设接口模块,负责在CPU/DMA(Direct Memory Access,直接内存访问)与外接设备之间进行有效的数据传输,起到一个数据桥梁的作用。本次设计采用标准的IC设计流程,完成了全部的前端设计部分。其中代码编写所采用的描叙语言为Verilog HDL,所使用的工具为UltraEdit;功能仿真采用软硬件平台协同验证的方法,用基于C语言的测试驱动程序来进行模拟仿真,所使用的工具为ModelSim;最后,通过强大的调试软件Debussy,不断地对设计存在的问题和漏洞进行排查和修补,以能达到最终所需的要求。本款USB2.0主机控制器能支持全速和高速两种模式,理论最高传输速率为480Mbit/s,并且有着若干较突出的特点。首先,采用了兼容MIPS内核的中断信号的控制方式,维护简单,性能可靠,带宽利用率较高;其次,内部集成了合适类型的寄存器组,支持USB2.0并兼容USB1.x,能实现高速传输;另外,内部的buffer采用了乒乓结构,大大提高了传输的速度。最后,通过完备详细的仿真测试方案,进一步验证了设计的正确性。结果表明,此款USB2.0主机控制器完全符合既定的功能要求,可以进行接下来的后端设计,具有一定的创新性和经济价值。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-15 1.1 VoIP与MCU简介 8-9 1.2 USB目前的研究现状 9-10 1.3 课题的来源、目的和意义 10 1.4 设计流程与研究方法 10-12 1.5 芯片架构与系统框图 12-13 1.6 本款芯片的设计优点 13-14 1.7 本文主要工作 14-15 2 USB2.0 及UTMI协议规范 15-27 2.1 USB系统的拓扑结构 15-17 2.2 USB电气规范 17-18 2.3 USB的传输类型 18-24 2.4 USB包的组成 24-26 2.5 UTMI接口简介 26 2.6 本章小结 26-27 3 USB2.0 主机控制器的模块设计 27-37 3.1 模块功能划分 27-29 3.2 cpu_if_top模块的设计 29 3.3 tot_top模块的设计 29-30 3.4 embed_ctrl_top模块的设计 30-32 3.5 模块的设计特点 32-36 3.6 本章小结 36-37 4 仿真验证 37-50 4.1 仿真环境的搭建 37 4.2 寄存器的配置 37-38 4.3 USB device模型的结构 38-39 4.4 仿真结果 39-44 4.5 驱动程序的配置 44-49 4.6 本章小结 49-50 5 结论 50-51 致谢 51-52 参考文献 52-56 附录 EHCI寄存器配置说明 56-58
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机(不连续作用电子计算机) > 运算器和控制器(CPU) > 控制器、控制台
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