【摘要】：EHCI(Enhanced Host Controller,加強(qiáng)的主機(jī)控制接口)是USB(Universal Serial Bus,通用串行接口)2.0版本協(xié)議下的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)接口,在市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。本次研究的主要目的有三個(gè),一是通過Verilog硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言,設(shè)計(jì)出一版?zhèn)鬏斔俣雀烨覠o(wú)限接近理論值480Mb/s的EHCI,并且RTL代碼是可綜合的;二是要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線上傳輸接口;三是在設(shè)計(jì)中添加額外的寄存器,然后在使用到這些寄存器基礎(chǔ)上用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)API(Application Programming Interface,應(yīng)用程序編程接口)接口,通過使用API接口,系統(tǒng)可以在不使用標(biāo)準(zhǔn)EHCI驅(qū)動(dòng)的情形下,控制EHCI做傳輸。本次研究的第一步工作是架構(gòu)規(guī)劃,在論文中系統(tǒng)的描述了如何根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)計(jì)算出設(shè)計(jì)中重要參數(shù)的方法,這些參數(shù)包含F(xiàn)IFO的大小,pipe-line深度等重要參數(shù),在確定了參數(shù)之后,規(guī)劃各個(gè)模塊的功能及實(shí)現(xiàn)方式,例如各個(gè)模塊所在的時(shí)鐘領(lǐng)域,模塊與模塊之間如何協(xié)調(diào)工作,以及穿頻問題的處理方式。之后就是根據(jù)之前的規(guī)劃實(shí)現(xiàn)RTL代碼的工作,在實(shí)現(xiàn)RTL代碼的時(shí)候,需要嚴(yán)格遵守代碼風(fēng)格,確保代碼可以被綜合成網(wǎng)表。然后就是仿真驗(yàn)證,此次仿真的環(huán)境是采用UVM(Universal Verification Methodology,通用驗(yàn)證方法)驗(yàn)證方法學(xué)實(shí)現(xiàn)的,測(cè)試內(nèi)容全面,效率高。在仿真工作即將結(jié)束的時(shí)候,同步進(jìn)行了FPGA測(cè)試和API接口代碼的實(shí)現(xiàn),并且將API接口的代碼在FPGA上進(jìn)行了測(cè)試。最后一步就是在仿真環(huán)境中測(cè)試EHCI的傳輸速度,以及通過綜合代碼,確定EHCI的面積大小。通過本次設(shè)計(jì),可以確認(rèn)的是,實(shí)際上EHCI的傳輸速度最快能夠達(dá)到416Mb/s,已經(jīng)比較接近理論值480Mb/s,市面上測(cè)試到的EHCI的速度最快就300Mb/s左右。能夠達(dá)到這樣的傳輸速度需要兩個(gè)前提條件,一是驅(qū)動(dòng)程序盡量不將沒有用處的傳輸控制包排入傳輸列表中,并且每次傳輸?shù)膫鬏斄勘M量達(dá)到最大值。另一方面是與之進(jìn)行對(duì)等傳輸設(shè)備要夠快,才能體現(xiàn)出主機(jī)EHCI的速度優(yōu)勢(shì)。速度的提升帶來(lái)的一個(gè)影響就是面積的增大,通過合成得到的結(jié)果來(lái)看,與過去舊的一些版本的EHCI相比,面積提升了一倍。假設(shè)市面上的EHCI是在速度和面積之間選擇的一個(gè)比較合理的平衡點(diǎn),本次設(shè)計(jì)就是拋開這個(gè)平衡點(diǎn)追求速度,結(jié)果就是速度提升了30%,面積增加了100%.
[Abstract]:EHCI (Enhanced Host Controller, enhanced host control interface is an international standard host interface under USB (Universal Serial Bus, version 2.0 protocol, which has been widely used in the market. There are three main purposes of this study. One is to design a version of EHCI, with faster transmission speed and infinitely close to the theoretical value 480Mb/s through Verilog hardware design language, and the other is to realize two on-line transmission interfaces. The third is to add additional registers to the design, and then design the API (Application Programming Interface, application programming interface with C language on the basis of using these registers) interface, by using API interface, The system can control EHCI transmission without using standard EHCI driver. The first step of this study is architecture planning. In this paper, we systematically describe how to calculate the important parameters in the design according to the design objectives, including the size of FIFO, the depth of pipe-line and other important parameters. After determining the parameters, the function and implementation of each module are planned, such as the clock field in which each module is located, how to coordinate between modules, and how to deal with the problem of penetration frequency. Then, according to the previous planning to implement RTL code, in the implementation of RTL code, we need to strictly abide by the code style to ensure that the code can be integrated into a network table. Then it is verified by simulation, the environment of this simulation is realized by UVM (Universal Verification Methodology, general verification method), the test content is comprehensive and the efficiency is high. At the end of the simulation work, the FPGA test and the implementation of API interface code are carried out synchronously, and the code of API interface is tested on FPGA. The last step is to test the transmission speed of EHCI in the simulation environment and to determine the area of EHCI by synthesizing the code. Through this design, it can be confirmed that in fact, the transmission speed of EHCI can reach 416MB / s, which is close to the theoretical value of 480MB / s, and the speed of EHCI tested on the market is about 300Mb/s. There are two prerequisites for achieving such a transmission speed. One is that the driver does not put useless transmission control packets into the transmission list as far as possible, and the transmission volume of each transmission reaches the maximum value as much as possible. On the other hand, it is necessary to carry out peer-to-peer transmission equipment fast enough to reflect the speed advantage of host EHCI. One of the effects of the increase in speed is the increase in area, which is twice as large as that of some old versions of EHCI. Assuming that the EHCI on the market is a reasonable equilibrium point between speed and area, this design is to put aside the pursuit speed of this equilibrium point, and the result is that the speed is increased by 30% and the area is increased by 100%.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP334.7

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2486616