創(chuàng)新usb與常用串口通信總線接口設(shè)計(jì)

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1、．：ｒ：’每菌繼誠(chéng)４黨於域載ｊ．密級(jí)ｊ分類號(hào)．？：詩(shī)賴賀試替聲Ｔ言：．鴉ｙ寒＇ｇ、譚＇‘＇、’．；心古’．．－＇Ｗ八Ａ．．＇；＾．．—＿編號(hào)Ｖ．＾ＵＤＣ：ｉｉ＼ｖＣ，；／；＇瑜塔．．Ｉｉ哪細(xì)曲淮八，弄呵彝７／ｆ＾八義賽《鋪ｆ誦ｉ難Ｉ漠麟繁Ｉ碩±學(xué)位論文．．Ｉ：繁難祭＾．．，據(jù)義勞ｆ姨．八‘ｆｉ．背《節(jié)然為、ｆ喘興：熙＾擔(dān)夢(mèng)＇．＇．齡＇聲濟(jì)寧ｉ耕－一．、；？＂‘＂？：．＾ｆ皆泌纔瑞；：知？、－■＞、ｆｉｊ、＇ｊ、、＾或題名和副題名創(chuàng)新ＵＳＢ與常用串口通信總線接口設(shè)計(jì)；／峰；爭(zhēng)＇、＇細(xì)篇詔滿

2、作者姓名奎玄堅(jiān)＿＾與謂灌？＾指導(dǎo)教師姓名及職稱陳金鷹教授．１５：；玄、聲．申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩：ｔ專業(yè)名稱信號(hào)與信息處理’．２０１６．０５．１３論文答辯日期２０１６．０５．２４苗＇論文提交日期，每峰為學(xué)位授予單位和日期成都理工大學(xué)（年月）答辯委員會(huì)主席１－＿１＿—＿．，Ｖ，１苗；，，驚與；讀帝藻評(píng)閱人ｔ—＾乃勺Ａ狐桌巧顯—＾議黎，讀苗、＿鼓聽(tīng)邀與％ｉ、是辦藏．於詳；山苗然滿帶琴’．、＇膽年０５月爆撫舞ｉｕ紫眷；ｉｒ葦験這誨攤．．，鄉(xiāng)媒鐵滅嘗溝喊議！畫(huà)雜齊＞＇．斯蜂．護(hù)冷扇耶、，、按々令風(fēng)心妓片堿錢(qián)３

3、普在乂相＾、巧ｙ；苗矜寺９皆．＾？？Ａ．與嫉泉、轅終技曲逝躬那約皆打於媒邊摘要?jiǎng)?chuàng)新USB與常用串口通信總線接口設(shè)計(jì)摘要隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種通信接口芯片的功能日益增多，不同接口設(shè)備之間的交互也日益頻繁。而現(xiàn)有接口設(shè)備局限于業(yè)務(wù)單調(diào)，擴(kuò)展復(fù)雜，帶寬受到局限，接口的兼容性、傳輸速度、經(jīng)濟(jì)成本、同步性以及傳輸效率等性能還有待提高，如果僅僅在原有的框架內(nèi)修改或完善效果已不太明顯。本論文結(jié)合科技惠民項(xiàng)目“創(chuàng)新USB傳輸技術(shù)在家庭網(wǎng)中的應(yīng)用研究”，在現(xiàn)有USB接口技術(shù)基礎(chǔ)之上，提出一種創(chuàng)新USB傳輸技術(shù)的概念，旨在通過(guò)此新型接口克服目前數(shù)據(jù)傳輸所存在

4、的接口互不兼容、速率受限、幀長(zhǎng)受限、同步復(fù)雜的缺點(diǎn)，并最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新USB接口與外部設(shè)備接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?chuàng)新USB接口結(jié)合常用串口通信總線先將不同協(xié)議、不同傳輸速率、不同數(shù)據(jù)幀格式的數(shù)據(jù)接收緩存，然后將這些數(shù)據(jù)按照創(chuàng)新USB協(xié)議規(guī)定的方式進(jìn)行傳輸，由于這種傳輸不對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行解包后從新打包，而是直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，因而簡(jiǎn)化了電路、降低了傳輸時(shí)延。同時(shí)，隨著中、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和集成電路規(guī)模的迅速發(fā)展，單個(gè)數(shù)字電路芯片內(nèi)部容納的邏輯器件越來(lái)越多，F(xiàn)PGA憑借充足的用戶I/O資源、靈活的可編程邏輯及支持多種電平標(biāo)準(zhǔn)，在外設(shè)接口實(shí)現(xiàn)方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。此外，由于數(shù)據(jù)傳輸中常用通信

5、總線接口如RS-232、I2C及SPI等的廣泛應(yīng)用，再加上通用總線USB比較成熟的現(xiàn)有技術(shù)，本接口設(shè)計(jì)可采用完全不受芯片結(jié)構(gòu)束縛的ToptoDown的自行編寫(xiě)模塊方法，結(jié)合硬件描述語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新USB與常用串口通信總線接口設(shè)計(jì)，使接口系統(tǒng)有一個(gè)比較清晰的結(jié)構(gòu)，且便于移植、優(yōu)化和升級(jí)。論文主要從接口的具體設(shè)計(jì)以及仿真測(cè)試論述，主要內(nèi)容如下：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)、USB及常用總線接口通信和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的深入研究，結(jié)合所要設(shè)計(jì)的新型USB接口功能的具體要求，提出了基于FPGA的創(chuàng)新USB與常用串口通信總線接口設(shè)計(jì)方案。并通過(guò)對(duì)常用通信總線和創(chuàng)新USB接口的技術(shù)特點(diǎn)分析對(duì)設(shè)計(jì)方

6、案加以論證。針對(duì)系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)部分，論文借助硬件描述語(yǔ)言VHDL、Xilinx公司集成化開(kāi)發(fā)平臺(tái)ISE以及Synopsys公司的邏輯綜合工具SynplifyPro9.6.2，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行具體模塊化設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)接口系統(tǒng)按功能主要設(shè)計(jì)的模塊有：物理層數(shù)字接口模塊、FIFO模塊、創(chuàng)新USB協(xié)議層模塊、人機(jī)交互模塊。其中物理層數(shù)字接口模塊主要包括RS-232、I2C總線、SPI總線三種數(shù)據(jù)模式的接收、信息包拆分及I摘要數(shù)據(jù)調(diào)整、位填充、NRZI編碼、CRC校驗(yàn)和并串轉(zhuǎn)換；FIFO模塊主要實(shí)現(xiàn)位填充和編碼后的數(shù)據(jù)的傳輸，并根據(jù)系統(tǒng)具體工作情況智能識(shí)別及解決FIFO發(fā)送/接收過(guò)快問(wèn)題；創(chuàng)

7、新USB協(xié)議層模塊主要實(shí)現(xiàn)功能為數(shù)據(jù)校驗(yàn)、NRZI解碼、去位填充、數(shù)據(jù)接收和在創(chuàng)新USB傳輸協(xié)議下將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；人機(jī)交互模塊則是對(duì)所傳輸數(shù)據(jù)正確與否的有效驗(yàn)證，包括控制器模塊和顯示模塊，其中控制器模塊主要實(shí)現(xiàn)速率可調(diào)、幀長(zhǎng)可調(diào)以及二線、四線模式控制模塊等，顯示模塊的主要功能是視覺(jué)呈現(xiàn)接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。物理層數(shù)字接口模塊、創(chuàng)新USB協(xié)議層模塊和人機(jī)交互模塊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。系統(tǒng)仿真和整體測(cè)試方面，通過(guò)專業(yè)EDA仿真工具M(jìn)odelSim對(duì)接口具體設(shè)計(jì)中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行仿真，驗(yàn)證各模塊達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的功能