FPGA实现的USB设备控制器设计与仿真

"基于FPGA技术的USB设备控制器设计" 这篇硕士论文主要探讨了如何利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术设计和实现一个USB（Universal Serial Bus）设备控制器。USB是一种广泛应用于个人计算机及其外设间的高速通信标准，其特点包括高速度、通用性、易用性和支持热插拔。随着USB2.0协议的推出，USB接口迅速普及，逐渐取代了传统的并口和串口，成为计算机外部设备的标准接口。 在论文中，作者首先详细介绍了USB的架构和特性，包括总线特性、协议定义以及不同的传输方式（如控制传输、批量传输、中断传输和同步传输）。接着，论文探讨了FPGA设计方法，这是实现USB设备控制器的关键技术，因为FPGA能够灵活地配置和适应各种逻辑功能。 USB设备控制器被分解为七个主要功能模块，分别是：UTMI接口（USB Transceiver Macrocell Interface）、UTMI接口、协议层（Protocol Layer）、RAM数据缓冲区、存储器接口、仲裁器、控制和状态寄存器以及功能接口。论文着重分析了UTMI接口、协议层PL和存储器接口及仲裁器这三个关键模块，对它们进行了深入的结构分析，并绘制了相应的原理图。作者使用Verilog HDL（硬件描述语言）完成了这些子模块的功能描述，这是一种常用的FPGA设计语言，能够清晰地表述数字电路的行为和结构。 在理论分析和设计完成后，作者进行了实际的仿真工作，这有助于验证设计的正确性和性能。最后，将设计成果在FPGA器件上进行验证和测试，实验结果表明，设计达到了预期效果，实现了USB设备控制器的功能，且性能满意。 关键词：USB设备控制器、Verilog HDL、FPGA、设计与实现。这篇论文为FPGA在USB设备控制器设计中的应用提供了深入的研究和实践，对于理解和实现高速USB接口的硬件设计具有重要的参考价值。