基于A15处理器的USB接口研究设计
随着信息技术的飞速发展，人们对数据传输的要求逐渐提高，由于USB传输技术具有高速稳定、易扩展和即插即用等优势，在各个行业领域中被广泛应用。USB2.0协议规范经多年发展已较为成熟，但目前USB接口控制芯片主要市场由国外公司占据，国内对于拥有自主产权的USB2.0接口IP，特别是USB2.0主机IP核的研发程度和市场占有远远不够。基于以上原因，本文研究并设计了一款基于ARM Cortex-A15处理器的USB接口，实现了SoC芯片的USB2.0主机功能。具体研究工作如下: 首先，对基于ARM Cortex-A15处理器的USB2.0接口进行分析设计。根据USB2.0协议要求和系统需求，提出了USB2.0接口架构，包括USB主机控制器、物理层模块和外围电路模块。USB主机控制器根据其内部不同的功能进行各子模块设计，完成USB协议的处理;物理层模块选用国产CH132F高速收发器芯片，完成底层信号的转换;外围电路模块包括电源、时钟输入等电路。 其次，对USB2.0接口的软件进行设计。按照从底层到上层的软件驱动层次，将USB2.0软件分为USB主机控制器驱动、USB系统软件驱动和USB客户软件，并对各层次软件驱动做程序设计。 最后，对设计的USB2.0接口进行测试与验证。采用赛灵思公司的FPGA原型验证平台验证了本设计的正确性。整体系统芯片流片后结合人机接口类设备和大规模存储类设备，完成了USB2.0接口的高速握手验证、信号稳定性眼图测试、各类传输的数据验证和高速传输速率测试。测试验证的结果均可满足USB2.0协议要求和系统需求。 本文完成了基于ARM Cortex-A15处理器的通信SoC芯片USB接口设计，研究具有自主知识产权的可重用USB2.0接口，利用存储缓冲模块中的单端口RAM，主机控制器与物理层接口之间的低引脚USB2.0收发宏接口，在满足USB2.0协议传输要求的前提下，实现了USB接口IP占用面积的降低。通过各项测试和验证确保了功能的正确性、稳定性和高速性。该设计不但具备一定的市场价值，并且对提高我国现阶段芯片设计制造水平具有重要意义。
USB接口;微处理器;高速传输;主机控制器;物理层
西安石油大学
硕士
控制工程
高怡
2022
中文
TP334.7
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）