基于MCU的低速USB设备控制器IP核设计与实现

本篇论文深入探讨了USB设备控制器IP软核的设计与实现，聚焦于通用串行总线（USB）技术在现代电子设备中的重要角色。作者陈训亮，专注于微电子学与固体电子学领域，针对湖南大学硕士学位论文的研究，以设计一种高性能且易于集成的MCU与USB设备控制器IP核为目标。 论文首先从USB规范出发，详细解析了USB设备的架构，包括其标准协议、物理接口和数据通信机制，如包结构与数据传输类型（控制传输和中断传输）。作者强调了USB技术因其灵活性、标准化和易扩展性而在计算机外设接口领域的广泛应用。 在设计部分，论文重点介绍了作者如何将ASIC体系设计能力和对通信协议的理解融合，构建了一个专为低速功能设备如鼠标、键盘和游戏杆设计的控制器。这一设计选择不采用传统的硬核形式MCU，而是自主开发了一款软核，旨在减少成本并增强产品的竞争力。通过硬件描述语言描述控制器，设计过程包括结构设计、事件检测和协议层管理，确保了功能的完整性和实用性。 为了验证设计的有效性，论文描述了整个设计的仿真和综合过程，使用FPGA芯片进行硬件实现。通过仿真平台，作者详细展示了总线枚举和数据传输的实现方法，并分析了实际操作中的性能指标，证明了设计能够在预设频率下稳定工作，满足设计目标。 最后，论文以华润上华的0.35um工艺成功流片作为设计成果的展示，这标志着软核设计的成功转化和商业化潜力。这篇论文不仅具有理论研究价值，对于提高IP核的重用性和优化MCU与USB设备控制器设计具有实际的工程意义。