详细阐述USB IP核设计与FPGA验证

简介：
本篇文章将详细介绍USB IP核的设计流程，并探讨如何在FPGA平台上进行有效的功能验证。 本段落介绍了一款可配置的USB IP核设计，并详细描述了其结构划分与各模块的设计思想。为了增强USB IP核的通用性，该IP核心配备了总线适配器，通过简单的设置可以应用于AMBA ASB或WishBone总线架构中的SoC系统中。 在USB IP核的设计过程中，通常会包含一个能够适应不同片上总线结构（如ARM公司的AMBA总线和Silicore的WishBone总线）的适配器模块。通过简单的配置步骤，该IP核心可以与这些不同的接口兼容，从而使得设计者能够在各种SoC平台上快速集成USB功能。 本段落中所提到的设计被划分为五个主要部分： 1. **串行接口引擎**：负责处理底层的USB协议包括NRZI编码解码和位填充剔除等操作。 2. **协议层模块**：用于数据包的打包与拆包，确保其符合USB标准格式。 3. **端点控制模块**：包含多个寄存器以管理不同端口的数据传输及状态监控。 4. **端点存储模块**：为每个端口提供独立缓冲区来暂存待发送或接收的数据。 5. **总线适配器模块**：设计成可以配置为AMBA ASB或WishBone接口，确保IP核心与SoC总线的兼容性。 在FPGA验证阶段，该USB IP核被证实能够作为一个独立组件成功集成到SoC系统中，并且通过了功能完整性和可靠性的测试。这一过程证明了设计的有效性并提供了性能评估的基础。 实际应用表明，串行接口引擎包括发送和接收两个部分：接收端从同步域提取时钟信号、解码NRZI编码及去除位填充后进行串到并的转换；而发送端则执行相反的操作——将协议层准备好的数据通过并到串的转换，并添加位填充然后以NRZI格式传输给USB主机。 综上所述，模块化设计和灵活配置总线适配器是该USB IP核的关键特性。这些特点使得它能够适应不断变化的SoC环境，从而提高了设计重用性和系统集成效率。对于开发高性能、低功耗电子设备而言，这样的IP核心无疑是一个理想选择。