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随着信息技术的飞速发展,通用串行总线(USB)以其高速、支持多种传输类型、即插即用等优点被广泛应用于便携式设备。但传统的USB系统采用主从的方式进行设计,使得USB设备间的数据交换很难脱离PC机在移动领域中得到广泛的应用。所以有必要研究USB主机端在移动领域或嵌入式平台的实现,使得USB系统在移动性、便携性等方面满足新的需求。SOPC片上可编程系统和嵌入式系统是当前电子设计领域中最热门的概念。NiosII是Altera公司开发的一种嵌入式处理器软核,可以将它嵌入到FPGA内部,与用户自定义逻辑组建成一个基于FPGA的片上专用系统。USB主机端也可以通过SOPC技术集成到嵌入式系统中。论文在综合考虑各种应用情况的基础上,以USB技术和嵌入式系统技术为理论基础,对USB主机端的工作原理进行了深入研究,合理的改进了USB主机端在嵌入式环境下所需要的功能,设计一个可集成在移动便携式产品的USB主机控制器。论文主要包括以下几个方面:(1)在研究USB系统的传输原理和通信协议的基础上,针对传统USB主机端主从工作模式、不能脱离PC机独立运行等缺点,设计基于NiosII的嵌入式USB主机控制器的系统。(2)对嵌入式USB主机控制器的功能模块进行了详细的划分,包括:Avalon总线接口模块,解码模块,编码模块,拆包模块,组包模块,控制逻辑模块,CRC校验模块,FIFO模块,对每一个模块的原理和功能进行了分析,并使用Verilog HDL硬件描述语言对各个功能模块进行了设计。(3)对嵌入式USB主机控制器驱动进行了详细的设计,完成了主机控制器驱动对主机控制器的访问和控制,数据传输带宽的分配,传输列表的管理,端点描述符的管理等功能。(4)对嵌入式USB主机控制器进行了功能仿真和FPGA验证,实验结果表明,数据传输正确、可靠。实验结果表明,论文所提出的基于NiosII的嵌入式USB主机控制器方案有效可行,摆脱了传统USB系统不能脱离PC机应用的局面,拥有广阔的发展前景。