USB是一种便捷的,点对点的数据传输方式,但该协议不支持三个设备间的数据传输。若需要实现对USB 2.0总线上数据的实时监听和采集功能,需要开发一个特定的设备或系统来完成这个任务。目前市场上出售的USB协议分析仪可以实现基于计算机的数据监听和分析功能。不过,本项目组正在进行的实验项目中,要求数据的监听和采集要在一个FPGA系统中完成,USB协议分析仪不能应用于该项目。所以,本文将对基于FPGA的USB 2.0实时数据监听技术进行研究,并构建一个实验系统。该系统不依赖于计算机,完成USB 2.0总线数据的监听采集的同时,还能满足便携性,扩展性等要求。本文的主要工作分为USB 2.0数据监听技术研究、实验系统设计和验证三大部分。在监听技术研究方面,深入分析了UTMI+和ULPI协议,提出了一个全新的以FPGA为核心的USB 2.0实时数据监听技术方案,即通过FPGA控制两个独立的ULPI外围模块,把系统接入到USB总线中,进行USB 2.0数据的监听和采集。系统设计方面包括:设计和搭建硬件实验平台,以及使用HDL语言完成所有FPGA逻辑功能模块的设计。硬件实验平台以FPGA开发板为核心,外部扩展两个相互独立的ULPI外围模块,得到两个分别独立的USB 2.0接口。FPGA逻辑设计方面,整个系统包括了两个ULPI数据收发与控制模块,一个FPGA信号处理和协调模块,一个数据暂存模块和一个数据转发模块。其中的ULPI数据收发和控制模块为FPGA逻辑设计的核心,由UTMI+软核再封装得到。验证方面包括:硬件实验平台的上电实验,验证硬件平台能够正常工作;分别验证ULPI数据收发和控制模块、FPGA信号处理和协调模块、数据暂存模块和数据转发模块的功能完整性,其中除了ULPI数据收发和控制模块(ULPI核)存在一些缺点,其他模块都能正常工作;进一步验证分析ULPI核中各个功能模块,设计的封装模块均能够完成相对应的功能;连通整个系统,验证系统功能的完整性。