文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文

姓名:罗欣武
申请学位级别:硕士
专业:电子工程
指导教师:戎蒙恬
20061201
上海交通大学硕士学位论文
主机/设备控制器 IP 设计和 OTG 研究

摘要

片上系统需要集成大量的通用接口完成与外围设备或电脑主机
的高速数据传输。USB总线以灵活、成本低廉、即插即用等优点,成
为应用最广泛的接口之一,
OTG版本之后。
高到480Mbps,可以满足如高保真图像视频传输、大容量数据采集等
应用。USB OTG是USB规范的补充,它定义了主机/设备双功能外设,
使外设可以在无PC主机参与的情况下直接互连进行通信。本文的主
要内容是针对片上系统实时性要求高、资源紧张的特点,设计集成有
,并进行USB OTG扩展协
议的研究。
本文在对目前的各项USB设计技术深入研究后,对系统协议的实
现进行软硬件划分。参考OSI网络通信模型,在原有主机控制器结构
,并
从数据流、资源共享和OTG协议扩展的角度分析改进后的结构。通过
在不同层对主机端和设备端功能控制的设计,使系统满足USB OTG
定义的双功能外设,实现主机/设备的灵活配置和角色切换。根据数
据流的变换,完成改进后结构的硬件单元划分,并对其主要单元进行
了设计与优化。最后在片内集成物理层电路,包括高速数字通道和模
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拟收发电路,形成完整的USB接口电路。
在研究和设计主机/设备控制器的过程中,本文在以下几
个方面进行了创新和改进:分析原有主机控制器结构,对传
统结构进行改进和优化,实现主机/设备双功能控制器,达到了两者
的硬件资源共享;片内总线传输采用智能化 DMA 方式和分割事务处
理技术,减轻 CPU 的处理负担,提高片内总线带宽利用率;在物理
层电路中,针对串行数据恢复的难点,改进了基于数据边沿滑动窗判
决的过采样数据恢复技术,设计全速五倍过采样和高速八相过采样数
据恢复电路,提高电路对高速信号的相位偏移和频率抖动的容限。
最后本文利用基于 32 位 RISC CPU 的 SoC 仿真平台对
主机/设备控制器进行了验证。

关键词: 主机/设备控制器,分割事务处理,数据恢复电路,
过采样
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IP DESIGN FOR HOST/DEVICE CONTROLLER
AND OTG RESEARCH

ABSTRACT

Integrating a large number of general interfaces for high-speed
communication with peripheral or PC host is an elementary requirement
of SoC. Because of simple architecture, low cost and plug-and-play
support, USB is ing one of the most popular interfaces. The new
specification of has raised the data speed from 12Mbps to
480Mbps, fulfilling application of high-quality video data transfer and
high-quanity data sampling. USB OTG is a new supplement to the
that augments the capability of USB device by adding host
functionality municating with other peripheral without PC host.
This thesis focuses on IP design for host/device controller
integrating physical circuit and research of USB OTG supplement,