基于FPGA实现的USB串口通信.pdf

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1、分类号UDC密级单位代码10151基于FPGA实现的USB串口通信张志强指导教师毕春娜职称学位授予单位大连海事大学副教授申请学位级别工学硕士学科(专业)电子科学与技术(电路与系统)论文完成日期2011年5月答辩日期2011年6月26日答辩委员会主席TheImplementationofUSBSerialCommunicationbasedonFPGAAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngin

2、eeringbyZhangZhiqiang(ElectronicsScienceandTechnology)ThesisSupervisor：ProfessorBiChunnaJune2011大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文==基王墼Q△塞理的堕墨旦圭旦通信：：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任

3、由本人承担。学位论文作者签名：猩垄丝学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服

4、务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密口(请在以上方框内打“4")’论文作者签名：私毒穆导师签名：日期：驯／年钿彤日●中文摘要摘要随着现代科学技术的进步和集成电路技术的飞速发展，计算机的性能得到很大的提升，从而对计算机与外围设备之间的接口提出了更高的技术要求。通用串行总线(UniversalSerialBusUSB)具有即插即用和热插拔等特性，在传输速率和价格方面有较高的性价比，因此现今已成为电脑外围设备的一种接口标准，并且广泛地应用于各种电子数码产品当中，在通讯和工业领域也同样有着广阔的应用前景。论文首先

5、介绍了FPGA设计流程以及开发环境ISE，仿真环境ModelSim；然后介绍了USB2．0协议，并分别对USB2．0的物理接口、拓扑结构、数据流模型、端点和管道两个概念以及数据格式等进行了分析。最后针对USB2．0接口的具体功能要求，提出了基于FPGA的USB设备接口的总体设计方案。该方案采用自顶向下的模块化设计方法，降低了设计的复杂度，使得整个设计结构清晰。同时采用硬件描述语言VerilogHDL编程，辅以原理图输入方式，有利于在各种不同的应用环境中进行优化，也大大提高了USB接口的传输速度。设计中将系统划分成UTMI，协议层，寄存器，存储器、仲裁和功能接

6、口五个子模块，之后在系统级描述的基础上，依次对各个功能模块进行进一步的结构和功能划分。本文重点对系统的UTMI接口、USB协议层、存储器和仲裁3个子模块进行了详细的研究，做了较多的分析工作，使用VerilogHDL硬件描述语言完成对各子模块的功能描述，并得到了相应的模块图，同时使用ModelSim做了相应的仿真工作，仿真结果基本符合设计要求。关键词：FPGA；USB；接口英文摘要ABSTRACTAbstract--Theperformanceofcomputerhasimprovedgreatly,whichrequirehighertechologyabo

7、uttheinterfacebetweencomputerandperipheraldevice，withtherapiddevelopmentofmordenscienceandtechologyandintegratedcircuit．UniversalSerialBus(USB)supportforPlugandPlayandhotplugwithhighspeedandlowcostSOthatitisconsideredasinterfacestandardofperipheralequipmentofPC．Itnotonlyhasbeenwide

8、lyusedindifferentkindsofdi