USB3.0数据链路层的设计与验证

论文摘要

USB3.0的传输速度比目前数据传输水平快10倍以上,采用与现有的USB相同的架构,具有后向兼容标准,支持未来的光纤传输,并兼具传统USB技术的易用性和即插即用功能。本论文围绕USB3.0数据链路层设计展开研究开发工作,论文主要分为理论分析和设计实现两部分。在理论分析上,论文先从USB3.0标准协议出发,根据本人和所在研发团队的理解分析,简要介绍了USB3.0的基本架构及各部分的功能、通信机制、信息包、数据传输方式等基本概念,重点分析了数据链路层的实现原理,包括数据链路层的包定义、数据包的错误检查、数据包接收和发送的原理及处理方法等。在设计实现上,论文对USB3.0数据链路层进行了结构设计和模块划分,把数据链路层分为接收端、发送端、电源管理模块和控制器四部分,用Verilog硬件描述语言分别对每个模块进行RTL设计。RTL设计完成后,搭建了验证平台,先运用EDA软件仿真工具对各个模块及其互联形成的整个数据链路层进行功能仿真,然后下载到FPGA中进行硬件调试验证和性能分析。功能仿真和FPGA验证结果表明,设计基本能够达到预期的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 论文课题研究的背景
• 1.2 USB技术的现状及发展趋势
• 1.3 论文的主要内容及章节安排
• 第二章 USB3.0系统结构和数据传输概述
• 2.1 USB3.0系统结构
• 2.2 USB3.0数据传输
• 2.2.1 通信机制
• 2.2.2 信息包
• 2.2.3 数据传输方式
• 2.3 USB3.0和USB2.0的比较
• 第三章 USB3.0数据链路层的原理分析
• 3.1 USB3.0总线各层次的功能
• 3.2 数据链路层上包的结构
• 3.2.1 一般包的结构
• 3.2.2 链路命令包（Link Command）
• 3.3 数据链路层的功能
• 3.4 链路命令包的收发原理
• 3.4.1 发送端的基本组成
• 3.4.2 接收端的基本组成
• 3.5 链路层数据包的收发协议
• 3.5.1 发送端原理解析
• 3.5.2 接收端原理解析
• 第四章 数据链路层的设计与实现
• 4.1 整体结构
• 4.2 发送端的设计
• 4.2.1 仲裁器（Arbiter）
• 4.2.2 PLP发送
• 4.2.3 重发管理控制器
• 4.2.4 CRC校验
• 4.3 接收端的设计
• 4.3.1 PLP接收
• 4.3.2 LCM接收
• Gate）'>4.3.3 信用控制器（Credit_Gate）
• 4.4 链路层控制器的设计
• 4.4.1 链路层状态控制器
• 4.4.2 数据链路层错误处理器
• 4.5 电源管理模块的设计
• 第五章 USB3.0数据链路层的验证
• 5.1 验证方法与验证平台概述
• 5.1.1 简单的验证平台
• 5.1.2 基于事务的自测验证平台
• 5.2 验证平台的搭建
• 5.2.1 Reference Module模块
• 5.2.2 Down Checker模块
• 5.2.3 Memory模块
• 5.2.4 Transation BFM模块
• 5.3 功能仿真过程及结果
• 5.3.1 发送端的功能仿真
• 5.3.2 接收端的功能仿真
• 5.3.3 链路层控制器的仿真
• 5.3.4 电源管理模块的仿真
• 5.3.5 整体功能仿真
• 5.4 FPGA验证过程及结果
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献