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随着集成电路的超深亚微米制造技术、设计技术的迅速发展,集成电路设计出现了将整个电子系统集成在单个芯片上的技术,即“片上系统(Systemon Chip-SoC)”。SoC技术显著地提高了芯片的集成度,缩短了设计周期。SoC设计技术通过知识产权模块(Intellectual Property,IP)的复用达到高生产率,因此高效、快速的集成IP核,是SoC设计成功的关键。本论文USB主机控制器IP是863项目“高速32位嵌入式处理器”—龙芯SOC平台的一部分,在该平台内部以两级总线架构,集成了PCI,USB,SDRAM,DMA,LCD和UART等IP模块,其中USB总线接口IP模块是用于将外设USB外围设备连接到主系统的外部总线接口,主要用于中低速外设。 本文首先介绍了EDA(Electronics Design Automation)的基本概念以及当前集成电路的设计流程、设计工具和设计语言,提出并分析了软/硬件协同设计和验证的方法的可行性。简要介绍了中科-SOC体系的架构的实现,以及基于IP的SoC设计技术。 接下来本文从总体上介绍了整个USB体系。主要涉及到USB体系布局、USB的总线协议、USB数据结构、以及USB支持的四种数据流模型等,同时指出了主机控制器在整个USB系统中的重要作用,分析了USB总线传输性能。给出了所要实现的主机控制器接口的功能,所设计的开放式主机控制器接口的主要特点:传输时间安排、传输机制、主要的通信通道等。 最后一部分是本文的重点:基于OHCI规范的USB主机控制器IP的实现。利用软硬件协同设计和验证的方法,在中科SOC的开发环境下完成了USB主机控制器的设计和验证。详细介绍了USB主机控制器的软/硬件接口的划分,控制器内部模块的划分,各模块的设计实现。给出在EDA环境下的功能验证方法和结果,并在FPGA的验证中调试了Linux下的USB驱动,实现了对USB鼠标,键盘和U盘等真实设备的支持。