USB(Universal Serial Bus)具有以下特点:即插即用、广泛的软硬件支持、低功耗、可选择的多种速度模式、完备的总线拓扑结构。随着半导体工艺技术的发展,集成电路设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上。SoC是将系统集成在一块芯片上,包括微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)等。SoC的一项关键技术即为IP(Intellectual Property)复用技术。IP核是指在电子设计中预先开发的用于系统芯片设计的可复用构件,系统设计者在进行一个复杂设计时将众多IP核在一个芯片上有效集成,从而构成一个功能强大的系统。IP技术在SoC的开发中可以充分利用已有的开发成果,从而缩短系统芯片的设计周期,提高效率。
USB IP核主要是实现了USBl.1协议,在对整个协议分析的基础上,整个IP核共分成五大模块:串行接口引擎模块、协议层模块、端点控制模块、端点存储模块和总线适配器模块。串行接口引擎主要是支持最底层的USB协议,由于USB协议中为了增加抗干扰对比特流进行了“不归零码(Non Return to Zero Invert)”的编解码,同时为了可以从比特流中提取同步信号用了“位填充”和“位剔去”。串行接口主要完成比特流方面的处理。协议层模块则主要是完成解包和打包。在USB协议中,数据缓冲区用了端点(Endpoint)这个概念,不同的缓冲区用了不同的端点号来区分,端点存储模块就是相应的数据缓冲区。端点控制模块主要是端点控制寄存器和端点状态寄存器,对端点进行相应的控制。总线适配器模块主要是在不同总线结构的SoC中,对USB IP核总线接口进行相应的配置,从而可以进行无缝连接到相应的SoC中。USB IP核模块划分如图1所示。