（毕业论文 字数：18689 页数：46）摘要：通用串行总线(Universal Serial Bus，简称为USB)是一种新型的连接外设和主机的接口。本文的主要研究内容是完成通用USB2.0数据读取硬件电路的设计。系统设计的思想是充分掌握USB总线数据传输的原理及方法、USB2.0接口控制芯片CY7C68013工作原理、FPGA逻辑控制，并利用Protel99软件设计外围接口电路，设计PCB板，最终实现外围存储器的数据读取。文章首先介绍了USB总线提出的背景和特点，接着概述了USB2.0协议的一些基本概念。本文在后面的章节中详细论述了USB数据读取电路的硬件设计，软件设计及仿真结果。

关键词：通用串行总线（USB）,USB控制芯片CY7C68013,现场可编程门阵列（FPGA）,Verilog HDL

目 录
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.1.1 USB的概念及其特点 2
1.1.2 当前USB应用 3
1.2 USB技术的国内外发展 3
1.3 本文采用的方案 4
1.4 本文主要工作内容 5
2 USB协议 6
2.1 USB的技术背景 6
2.2 USB总线优势 7
2.2.1 USB的速度 7
2.2.2 USB的总线拓扑体系 8
2.2.3 USB的即插即用 9
2.2.4 USB的低功耗 11
2.2.5 USB的标准接口和外设 12
2.2.6 USB的总线传输 13
2.3 本章小结 14
3 总体系统方案 15
3.1 总体方案及原理 15
3.1.1 方案的选择与比较 15
3.1.2 总体系统方案 16
3.1.3 总体系统方案原理 17
3.2 各组成部分及功能 17
3.3 本章小节 18
4、硬件设计 19
4.1总体硬件原理图 19
4.2 硬件电路设计概述 19
4.3 USB控制器CY7C68013及外围电路设计 19
4.3.1 USB接口电路的设计 19
4.3.2 USB外围电路的设计 22
4.4 FPGA及外围电路设计 23
4.4.1 FPGA的电路设计 23
4.4.2 FPGA外围电路设计 25
4.5 本章小结 27
5 软件设计 28
5.1 USB设备程序 28
5.1.1 应用程序 28
5.1.2 USB驱动程序 28
5.1.3 固件程序 29
5.2 FPGA的内部程序 30
5.2.1 Xilinx软件设计流程 30
5.2.2 部分程序及功能说明 31
5.2.3 MAX+PLUSII仿真 33
5.3 本章小结 36
6 结论 37
附录A 38
附录B 39
参考文献 43
致 谢 44

1 引言
随着数据读取技术的不断成熟，实现外围存储器与PC主机数据交换需要与之相对应的接口，常用的接口方式包括串行接口、并行接口、ISA总线和PCI总线。ISA总线采用程序请求I/O方式与CPU进行通信，这种方式的网络传输速率低，CPU资源占用较大。PCI总线的英文全称为Peripheral Component Interconnect，即外部设备互联总线，其主要特点是传输速度高，可以满足大吞吐量的外设的需求[1]。