MCU&USB设备控制器IP核的设计

3 系统验证环境

在完成了Verilog 代码设计后，我们进行了仿真、综合验证，前仿用Modelsim、综合用Synplify Pro、 综合后仿真用Cadence 中的NC_Verilog,主要由于NC_Verilog 在后仿中的速度要优于Modelsim，提高了效 率；图5 是用NC_Verilog 仿真设备的枚举过程；


图5设备的枚举过程

任何USB 的数据传输都是建立在成功通过枚举的基础上的，只有正确完成了枚举，USB 主机和设备之 间的通信才正在建立起来。所以枚举是USB 通信的最关键的一步。在验证过程中模拟了PC 主机向设备发送 各种命令来完成枚举。在图5 中pid[3:0]中D、3、9、2、1、B 分别表示Setup、DATA0、IN、Ack、Out、 DATA1。当设备插上PC 时主机会持续的SE0 来复位设备，这时设备的地址默认为00，然后主机第一次发送 Setup 包来获取设备的前8 个设备描述符，当设备成功返回数据后，主机第二次发送Setup 包来给设备配 置地址，从图中faddr[7:0]可以看出我们给设备配置的地址为02，在这以后主机都是通过这个地址向设备 获取全部的18 个设备描述符和全部的配置描述符集，在取完这些描述符后主机对设备进行配置，主机就识 别出设备了。

4 结论

本文描述了自主研发的MCU+USB设备控制器的设计思路。用Verilog语言对其进行了RTL级描述。用 Modelsim进行前仿验证，并在Cadence公司的NC_Verilog上通过了综合后仿验证。为了进一步验证设计的正 确性，本项目选择了XILINX公司的Virtex xc2s2006pq208芯片及XC18V02的存储器，并把上述IP核综合到此 FPGA上加以验证。综合结果表明，协议层模块占用了1672个Slice(71%)，652个Slice Registers(13%)，2870个4 input LUTs(61%)，51个bonded IOBs（36%）。使用上华工艺，该芯片已经流片返回了，并通过demo 板连接到PC上，PC可以检测出为人体输入学设备，说明该芯片完全符合制定的设计要求。

本文创新点：本文将自主研发的MCU和USB设备控制器集成在一个芯片上，针对USB控制器设计的MCU．这不但节省了资源。而且稍微提高了速度，USB控制器方面采用端点0完成少许的输出，也节省了资源。

作者：胡锦，陈训亮      来源：《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第8-2期