随着计算机及其外围设备的发展,传统的串口和并口逐渐满足不了信息时代急剧增大的数据量对通信所提出的要求。此时,通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)应运而生。相对于串口和并口而言,USB接口支持热插拔、易于扩展,具有传输速率高、价格便宜、使用方便等优点。目前USB接口已经成为计算机外设的主流接口。随着USB接口的发展,USB设备的种类和数量不断增长,市场对兼容USB协议的设备控制器芯片的需求也不断增加。本文基于USB2.0协议,对USB2.0设备控制器进行了设计和验证。首先采用自顶向下的设计方法,对USB2.0设备控制器IP核的功能和顶层接口进行定义,然后对该IP核进行模块划分,分别得到(?)JTMI模块、事务处理模块、寄存器管理模块、存储仲裁模块和Avalon接口模块的功能和接口定义,并使用VerilogHDL描述该IP核。然后对USB2.0设备控制器IP核建立ModelSim仿真验证环境,首先分别对UTMI模块、事务处理模块、寄存器管理模块、存储仲裁模块和Avalon接口模块编写相应的测试向量集,在保证子模块功能仿真正确的基础上,对该IP核进行仿真,验证IP核工作过程中各个子模块是否正确配合以完成USB传输,如寄存器管理模块对寄存器组的配置更新与事务处理模块对输入输出事务的解析等。最后采用SOPC设计方法,将该IP核与嵌入式微处理器单元集成在一个可编程芯片内,实现了一个支持高速和全速传输的USB设备控制器。本文所设计的设备控制器IP核可根据应用进行配置。设计中从可重用的角度出发设置了多个配置选项,开发人员可以在满足功能和性能的情况下自由配置所需要的端点个数及类型等。本论文的相关工作为USB2.0设备类的开发积累了经验,也为USB3.0接口IP核的研究奠定了基础。