USB2.0接口IP核的开发与设计

测试结果  

上述硬件电路使用ISE 软件综合后下载到Xilinx 的SPARTAN2XC2S2002PQ208AFP0049 ,其规模大小为20 万门,该FPGA 芯片的工作电压为3. 3 V。综合结果为:硬件逻辑开销为1670 Slices ,RAM开销为1 KB ,时钟最快可达45 MHz ,这完全能够满足整个USB 2. 0 接口电路30 MHz 的工作频率要求。利用逻辑分析仪和Bus Hound 软件进行相应的逻辑功能分析,通过仔细的测试工作可知,在和主机建立连接后,整个USB 2. 0 接口电路可以和主机正常通信。因为整个电路主要应用于数码相机的专用集成电路中,所以着重测试了控制传输和批量传输这两种数据传输方式。  

  
相应的测试结果为:USB 2. 0 接口电路功能正确,在高速,全速和挂起状态下的功耗(包括收发器以及其他的辅助模块EPP , SDRAM 等) 分别为:584 ,254 ,102 mw。批量传输的有效数据传输速率可以达到100 Mbps ,没有达到当然也不可能达到USB 2. 0 协议所规定的480 Mbps ,这是传输带宽的限制和数据包中冗余信息(包开始符、包结束符、同步字段以及校验码) 的存在所导致的,同时在USB 接口电路内部缓存通过DMA总线和SDRAM交互数据的时候,由于DMA 总线速度的限制,缓存也增加了一定的等待时间。总体来讲,100Mbps 的批量传输速率还是令人满意的。  

本文提出的USB 2. 0 接口电路系统,兼顾了软硬件的优缺点,硬件电路与单片机有效结合使用,硬件实现简单,造价低廉. 同时为了实现较高的传输速率,满足USB 2. 0 高速传输的要求,并有效节省RAM,电路采用了不同传输方式缓冲区复用的双缓冲区的缓存结构。在FPGA 的验证过程中,为了实现测试的方便性,部分电路采用了异步的工作模式。整个模块已经通过FPGA 验证,功能正确。现在FPGA 的验证工作已经完成,下一步的任务就是在此基础上实现USB 2. 0 接口电路的芯片设计。