USB1.1 OTG控制器设计与实现——基于Verilog的IP核开发

"USB1.1 OTG IP核" 在计算机领域，USB（Universal Serial Bus）是一种广泛用于连接计算机和外围设备的标准。然而，传统的USB架构是基于主机中心的，即外围设备必须通过主机来实现相互间的通信。USB On-The-Go（OTG）技术应运而生，旨在解决这一问题，允许外围设备之间直接交互，无需依赖PC作为中介。这对于计算机外设、数码设备和移动设备之间的直接通信尤为重要。 本文的核心内容是关于USB1.1 OTG控制器的IP核设计，这是一种软件知识产权（IP）核心，可以集成到硬件电路中，以实现OTG功能。作者张明在导师王礼平的指导下，完成了硕士论文，专业为生物医学工程。他遵循IP核设计流程，利用Verilog硬件描述语言，在电子设计自动化（EDA）环境下开发了USB1.1 OTG控制器的软IP核。 设计过程首先涉及对USB规范和OTG 1.0补充协议的深入理解和总结，以确定控制器所需的关键功能。然后，采用自顶向下（TOP-DOWN）的方法，将控制器划分为六个一级子模块，每个子模块又细分为多个二级子模块。这些模块分别负责处理USB通信的不同方面，例如包错误处理、总线周转计时、数据传输等。 在功能仿真阶段，使用Verilog HDL编写了Testbench，对各模块进行功能验证。以OTGController模块为例，通过ModelSim环境进行仿真，确保了模块功能的正确性。此外，构建了USB1.1 OTG控制器的总线功能模型，建立了一个初步的系统测试平台，对控制器的基本功能进行了验证。 综合阶段，使用Synplify工具进行了面向FPGA（Field-Programmable Gate Array）的综合优化，评估了IP核在目标硬件上的资源消耗。最后，作者提出了针对设计的改进意见，以提升控制器的性能和效率。 关键词：USB OTG；IP核；Verilog HDL；状态机；测试平台；总线功能模型 这个研究不仅涵盖了USB1.1 OTG通信协议的基础理论，还深入到了实际的IP核设计与实现，对于理解USB OTG工作原理以及如何设计和验证相关控制器具有很高的实践价值。