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USB OTG 晶片設計

USB OTG 晶片設計. 指導教授 : 詹 景裕 教授 研究生 : 柳 彥祺. 國立台灣海洋大學 資訊工程所. Outline. 緒論 USB 系統簡介 USB OTG 傳輸協定 USB OTG 晶片設計 USB OTG 晶片實作 未來展望. 國立台灣海洋大學 資訊工程所. 緒論. USB 的優點在於低廉易建置，缺點 USB 採用主從式架構 (Master/slave system) ，所有週邊裝置都要靠單一主控端 (PC) 。

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USB OTG 晶片設計

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  1. USB OTG晶片設計 指導教授:詹景裕 教授 研究生:柳彥祺 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  2. Outline • 緒論 • USB系統簡介 • USB OTG傳輸協定 • USB OTG晶片設計 • USB OTG 晶片實作 • 未來展望 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  3. 緒論 • USB的優點在於低廉易建置，缺點USB採用主從式架構(Master/slave system)，所有週邊裝置都要靠單一主控端 (PC)。 • USB-IF 2001年12月公佈USB 2.0 On-The-Go (OTG)補充版 新增雙重角色裝置(Dual-role Device)及 HNP (Host Negotiation Protocol)、SRP (Session Request Protocol)兩種協定，使USB可以任意替換主控端(Host)和週邊端(Peripheral)的角色 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  4. 緒論 • 本文從USB 1.1規格設計起，進而設計並實作USB 1.1 SIE (Serial Interface Engine)、I2C、USB 1.1control、UTMI (USB 2.0 Transceiver Macrocell Interface)、UTMI+、OTG 最後成為一顆整合式USB 1.1 OTG晶片。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  5. USB系統簡介 • USB OTG定義新的連接器插座，這些迷你型接頭(mini) 內建為五根接腳，傳統USB為四根接腳，第五根接腳為ID pin。當ID接地時表示為主控端，稱A-device，浮接方式表示設備端稱B-device。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  6. USB OTG傳輸協定 • USB OTG主要功能針對攜帶型裝置，為了降低功率損耗，USB OTG裝置可以將VBUS 關掉，以節省電源。 • USB OTG定義SRP機制，使USB OTG裝置可以主動請求重新啟動VBUS ，展開新的通訊連線(Session) 。 • 當兩個USB OTG裝置連接時，由上述可知如何辦別主控端及設備端。假如想交換角色，必須經由HNP機制才可進行交換角色。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  7. USB OTG晶片設計 • 本文USB OTG 晶片設計採用由上而下之設計方法，以USB 1.1為基礎架構，往外延伸增加模組，使用硬體描述語言(Verilog HDL)完成各模組電路設計。 • 本文將USB OTG晶片分成七個模組 。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  8. USB OTG晶片設計 USB OTG Chip Architecture 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  9. USB OTG 晶片實作 • 實作部份先以Verilog撰寫，完成電路設計並經RTL模擬無誤後，以Synopsys公司之FPGA Compiler П 完成電路合成(synthesis)，經ALTERA公司之Quartus II完成FPGA繞線。輸出所對應之Verilog程式碼。 • 再以Model Technology Inc公司之ModelSim進行模擬，其結果無誤。 • 配合Altera公司的可程式陣列閘(FPGA) Apex 20K400 EBC1-X並配合Philips ISP1301 ，完成USB OTG晶片功能驗證。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  10. USB OTG 晶片實作 FPGA之實體驗證圖 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  11. USB OTG 晶片實作 FPGA CATC實體驗證圖 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  12. USB OTG 晶片實作 • ASIC設計方面本晶片之製作參照國家晶片系統設計中心(CIC)之Cell Based IC Design流程，使用CIC提供之TSMC 0.35 μm cell library並用Synopsys公司之Design Compiler完成電路合成與 Synopsys DFT compiler建立Scan Chain。 • 佈局(layout)使用Synopsys公司Astro軟體完成。DRC/ERC及LVS則以Dracula軟體完成驗證。最後使用ModelSim軟體TimeMill軟體完成佈局後模擬(Post-Layout simulation)，並用PowerMill預估所消耗的功率。 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  13. USB OTG 晶片實作 晶片特性規格列表 USB OTG晶片Layout圖 國立台灣海洋大學 資訊工程所

  14. 未來展望 • 本文完成USB OTG晶片，亦即已具有主控端與設備端USB裝置。 • 本USB OTG晶片可由外部控制器如8051和ARM進行ROM控制，完成使用者所需USB OTG裝置，如隨身碟、PDA (Personal Digital Assistant)與數位相機。 • OTG Software 規劃設計用於Embedded System 國立台灣海洋大學 資訊工程所

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