USB_OTG_IP核中AMBA接口的设计与FPGA实现.pdf

电子科技大学

硕士学位论文

USB_OTG_IP核中AMBA接口的设计与FPGA实现

姓名：唐佳捷

申请学位级别：硕士

专业：通信与信息系统

指导教师：林水生

20100501
摘要作为一种简单易用和高速的串行总线，USB(通用串行总线)从出现至今，越技术与AMBA总线进行结合，设计通用的USBIP软核，既包含了USB高速设备控制器，也具备全速和高速主机控制器，同时，还有OTG控制器用于实现OTG协议。其中，高速主器主要用于实现SRP和HNP主从切换功能。该IP需要外接MCU解析上层协议，以及完成OTG主从切换功能，符合USB关键词：USB来越受到人们的欢迎。而随着OTG(OnGo)技术的推出，更加拓展了USB的应用领域。USBOTG设备具备双重角色的功能，既能作为高速或全速USB设备使用，又能提供有限主机的功能。USBOTG技术的广泛应用，不仅来自于市场的需求，也得益于其相关芯片开发的硬件支撑。在基于IV(知识产权核)复用的SoC芯片设计中，片内总线(OCB)成为关键的技术问题，而在目前所有的片内总线规范中，AMBA(高级微控制器总线架构)逐渐成为一种事实标准。因此，将USBIP并进行验证，是本文着重讲述的内容。本文介绍的USB机控制器基于EHCI协议，全速主机控制器基于OHCI协议，并且两者在实现上对协议做了改进。高速设备控制器支持高速和全速的USB事务处理。OTG控制两者之间采用AHB(先进高性能总线)接口进行连接。本文首先对AHB总线接口单元的设计进行了详细描述，该模块基于可复用的方法分别设计了AHBSlave和DMA(直接内存存取)控制器，可以采用PIO和DMA两种数据传输模式，并且使用了基于握手协议的数据同步方式；随后针对USBIP的设计，搭建了基于XilinxFPGA和ARM处理器的SoC原型验证平台，并就验证和调试的相关方法和流程进行了介绍；最后给出IP板级测试的结果。结果显示该IP配合驱动程序能够实现USB高速和全速主机、从机，OTG的基本特征，具备一定的实用性和可推广性。OTG，高级微控制器总线架构，直接内存存取，知识产权核Master、AHBTheOTG2．0
device．Therefore，thisclarified．designedcontroller．Besides．anmethodologyABSTRACTimportantinterfaces．WithOTG(OnGo)technology,thebenefitedrelatedbasedattention．DueAMBAARMcurrentbuses(OCB)．Inandspecification,andusedanalyzingMCU．DMAhandshakeprotocol，Canpassedimplementedandevice，andbetweenprojectOTG皿withOTG，AMBA，DMA，Intellectualthemoremarketdemanding，butdevelopmentdesign，on—chipcommoncustomers，thebecomingIP,whichwithexternalMCUinterfacedissertation．AnAHBmaster,AHBmodule，whichmicrocontrollerup．Meanwhile，somemethodsdissertation．Lastly,thedrivertransferedinhas0TGwhichhandoVerbasicsomepracticabilityKeywords：USBABSTRA(丁Aslow—costhigh-speedserialbus，USBbusplaysroleallofperipheral111eapplicationUSBisexpanded．USBOTGwidelyused,whichonlyforalsoitschip．InSoCbusesdesignmethodpaidmanyspecificationproposedbyfactostandon-chipthisdissertation,theprocesshowconformverifyit，willbeThesoftIPintroduceddissertationOHCcontroller,oneEHCcontrollerdevicecontainedhandoverfunctionIP．Anneededassistprotocol，SOFirstly,howelaboratedslavereusablesynchronizationprovidePIOaccessingapproach．Then,inorderverific