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基于ULPI接口的USB2.0-OTG IP验证方法研究与实现

作　者: 兰伟
导　师: 林水生；何东溯
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 验证方法学功能验证验证IP IP USB OTG ULPI
分类号: TN407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 36次
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内容摘要

随着集成电路制造技术的不断发展,系统芯片的发展愈加成熟。但系统芯片的发展遇到了诸多挑战,比如系统芯片的验证。验证在很多时候已经成为芯片设计的瓶颈,其工作量约占整个芯片设计的70%,而且其比例将随着集成电路设计规模和复杂度的提升而呈现不断上升的趋势。因此在芯片的设计中,尽可能降低验证费用,较之于仅仅降低设计费用更有意义。如何快速的验证这些IP模块和整个系统已成为系统芯片验证的难点和热点。保证设计的正确性是每一位芯片设计者必须考虑的大事。USB OTG是近年发展起来的最新技术,实现了USB设备间数据的直接传送,主要应用于各种不同的电子设备或移动设备间的数据交换,比如PDA、移动电话、数码照相机、摄象机、打印机等消费类设备。本文结合USB OTG IP核,对芯片开发过程中的验证技术进行了研究,探讨了验证方法学的相关理论。文章简要介绍了IP核的设计原理,相应的设计参考来源USB2.0协议及OTG规范,对本文关联较多的UTMI及ULPI协议介绍相对详细。接下来介绍了验证的基本理论及方法学。然后重点介绍了本项目中对基于ULPI PHY的USB OTG IP核验证平台的搭建过程,验证平台以IP核作为DUT,两侧分别连接ARM处理器行为模型以及ULPI PHY的行为模型,其通过以验证IP核中的任务集组成功能相对独立的功能包,再以功能包的组合构成验证用例的方式构成验证平台的主体。紧接着以一个典型的相对全面的验证用例为例,介绍了以此验证方式对IP核功能的验证过程以及相应的结果分析。在验证平台的搭建中,使用了synopsys公司的验证IP,使得验证平台的搭建更加容易,IP核通过与ULPI PHY的交互,使得其物理层接口部分在不减少功能的条件下更为简洁,而基于ULPI接口的验证保证了IP核功能的正确。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
图目录  10-12
表目录  12-13
缩略词表  13-14
第一章引言  14-18
  1.1 USB OTG 国内外研究概况  14-15
  1.2 验证技术发展现状  15-16
  1.3 项目背景及本人工作  16
    1.3.1 项目背景  16
    1.3.2 项目工作  16
    1.3.3 本人工作任务  16
  1.4 论文结构  16-18
第二章 USB 相关协议  18-34
  2.1 USB 协议  18-21
    2.1.1 USB 2.0 协议  18-19
    2.1.2 OTG 补充协议  19-21
  2.2 UTMI 协议  21-25
    2.2.1 UTMI PHY 的运用环境  22-23
    2.2.2 UTMI PHY 的整体结构  23-24
    2.2.3 UTMI 的主要信号  24-25
  2.3 ULPI 协议  25-34
    2.3.1 ULPI PHY 的运用环境  26-27
    2.3.2 ULPI PYH 的整体结构  27-28
    2.3.3 ULPI 的主要信号  28-29
    2.3.4 ULPI 的主要接口时序  29-34
第三章验证理论及验证方法学  34-42
  3.1 验证的意义与重要性  34-35
  3.2 验证方法学  35-36
  3.3 验证的流程  36-37
  3.4 常用的验证工具  37-38
  3.5 常用验证方式  38-41
    3.5.1 功能验证  39
    3.5.2 形式验证  39
    3.5.3 时序验证  39-40
    3.5.4 物理验证  40-41
  3.6 IP 的学位论文">验证IP 的使用  41-42
    3.6.1 验证IP 概述  41
    3.6.2 USB OTG 验证IP  41-42
第四章 USB OTG IP 核验证  42-70
  4.1 整体验证环境  42-45
    4.1.1 整体验证环境  42-43
    4.1.2 整体验证方案  43-45
    4.1.3 验证工具  45
  4.2 IP 核简介  45-52
    4.2.1 OTG 控制器  47
    4.2.2 根集线器及路由逻辑  47-48
    4.2.3 UTMI 转ULPI 端接口  48
    4.2.4 高速主机控制器  48-49
    4.2.5 全速主机控制器  49-50
    4.2.6 设备控制器  50-51
    4.2.7 存储区模块  51
    4.2.8 寄存器仲裁模块  51-52
    4.2.9 BIU 模块  52
  4.3 IP 核功能点提取  52-53
  4.4 UTILITY 功能包  53-57
    4.4.1 整体结构  53-54
    4.4.2 UTILITY 功能包列表  54-57
    4.4.3 示例  57
  4.5 USB VIP  57-63
    4.5.1 验证IP 的整体结构  57-59
    4.5.2 包级任务集  59-61
    4.5.3 VIP 的监控原理  61-63
  4.6 ARM BFM 及AHB VIP  63-64
  4.7 测试用例  64-70
    4.7.1 整体框图及简介  64-66
    4.7.2 测试用例总表  66-69
    4.7.3 典型示例  69-70
第五章基于ULPI 接口的USB OTG IP 核功能验证过程及验证结果分析  70-83
  5.1 配置验证IP  70-71
  5.2 全局复位  71-72
  5.3 配置寄存器  72-73
  5.4 连接、确定主机、确认是否非低速  73-75
    5.4.1 等待100ms（进行连接-确定主机）  73-74
    5.4.2 路由  74
    5.4.3 检测连接  74-75
    5.4.4 确认是否非低速  75
  5.5 复位及高速检测握手  75-79
    5.5.1 集线器驱动SE0  75-76
    5.5.2 设备检测到SE0  76
    5.5.3 设备在总线上建立一个线Chirpk  76-77
    5.5.4 集线器检测设备的线性调频脉冲  77
    5.5.5 集线器发送Chirpk 和Chirpj 序列  77-78
    5.5.6 设备检测高速  78
    5.5.7 进入高速默认状态  78-79
    5.5.8 集线器发送SE0 状态直到复位结束  79
    5.5.9 完成复位，确定当前设备是否高速  79
  5.6 数据传输开始之前的帧开始SOF 包  79
  5.7 枚举  79-82
    5.7.1 建立阶段  80-81
    5.7.2 数据阶段  81
    5.7.3 状态阶段  81-82
  5.8 数据传输  82
  5.9 设备断开  82-83
第六章 FPGA 测试及结果分析  83-85
  6.1 开发平台  83
  6.2 测试结果  83-85
第七章结论与展望  85-86
  7.1 结论  85
  7.2 展望  85-86
致谢  86-88
参考文献  88-90

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