基于IP的USB Audio的设计与验证

论文摘要

USB技术即通用串行总线技术是一种低成本、低功耗支持双向同步传输的、支持热插拔的数据传输总线技术。它提供了一种兼容高速和低速的、可扩充且使用方便的外围设备接口。串行接口引擎模块是USB Audio硬件结构中的一个重要的组成部分,它完成底层的数据处理工作。IP技术是可以加速集成电路设计的一项技术,具有可复用性以及可移植性等特点,利用IP技术可以加快USB Audio的开发。本文在对USB协议进行简单介绍的基础上,详细的介绍了USB Audio的硬件结构;介绍了IP技术的设计流程,并基于IP设计技术对USB Audio及其串行接口引擎部分进行模块划分,给出了USB Audio及其串行接口引擎模块的一种设计以及验证的解决方案。本文以USB 1.1为标准,详细介绍了USB串行接口引擎部分的具体内容,并在此基础上,利用有限状态机的理论提取出实现数据流功能的有限状态机。串行接口引擎在状态机的控制下完成对数据的处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 USB技术的简介
• 1.2.1 USB技术的产生
• 1.2.2 USB技术的特点
• 1.2.3 USB技术的应用
• 1.3 本论文的内容以及结构
• 第二章 IP技术以及USB Audio模块划分
• 2.1 IP技术的介绍
• 2.2 基于IP的设计流程
• 2.3 基于IP复用技术的USB Audio
• 2.3.1 USB Audio的系统结构
• 2.3.2 USB Audio的设备架构
• 第三章 Serial interface engine的结构以及实现
• 3.1 USB的数据分组的基本格式
• 3.1.1 域的类型
• 3.1.2 包的类型
• 3.2 USB数据传输的总线方式
• 3.2.1 控制传送
• 3.2.2 中断传输
• 3.2.3 同步传输
• 3.3 USB Audio传输的数据流
• 3.3.1 USB Audio的输入（RX）Data flow
• 3.3.2 USB Audio的输出（TX）Data flow
• 3.4 Serial interface engine的结构
• 3.4.1 PHY IF（PHY interface）
• 3.4.2 解码（Decode）
• 3.4.3 编码（Encode）
• CTRL）'>3.4.4 数据流控制器（DP_CTRL）
• 3.5 USB Audio的麦克风的设计
• 3.5.1 ROM接口的设计
• 3.5.2 乒乓操作的RAM接口的设计
• 3.6 小结
• 第四章 USB Audio的功能验证与Testbench的搭建
• 4.1 USB Audio的验证
• 4.2 USB Audio仿真Testbench 的搭建
• 4.2.1 编写Testbench的目的与验证流程
• 4.2.2 基于Verilog的验证平台
• 4.2.3 Testbench的结构
• 4.2.4 USB Audio仿真Testbench的建立
• 4.3 Testbench的软件的设计
• 4.3.1 Minihost的枚举流程
• 4.3.2 MCU控制命令的发起
• 4.4 基于FPGA的USB Audio的验证
• 4.5 小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录