UTMI接口研究

1、,1,03.07.2020,utmi 接口研究,终端项目部：阎 磊 2006 年 10 月,2,03.07.2020,系统功能简介 模块功能 工作时序 系统位置 与低功耗usb的关系,目录,3,03.07.2020,utmi 接口在系统中的位置,usb2.0 transceiver macrocell interface : 通用宏接口,4,03.07.2020,utmi 是一个具有通用性的接口，完成所有usb2.0设备都要 完成的通用数字信号处理。 其核心功能：是把数据从主机发送的时钟域，切换到设备接收 处理的时钟域，以便后的数据处理。同时完成串并转换，降低 总线时钟速率，把设备和主机之间的

2、串行通信切换到设备内部 的并行通信。 为后面逻辑层中频处理提供了可能，由于逻辑层因设备而异 通常用rtl级的hdl来实现.(频率太高会带来综合的困难) 并行速率最高60m(480/8),utmi 接口的涵义和主要作用,5,03.07.2020,utmi 接口的涵义和主要作用,具体函数功能： 1）时钟的恢复（采样时钟的恢复），即时钟和数据的 分离和提取； 2）同步序列sop，eop信号的检测和产生； 3）数据流的nrzi编码与解码； 4）填充位的插入和剔除； 5）串并转换与并串转换； 6）填充位错误，eop错误的检测； 7）支持暂停模式，高速模式，reset，resume模式， 测试模式等的检测

3、。,6,03.07.2020,内部函数模块图,7,03.07.2020,数据速率，时钟速率，采样有效时钟,数据速率：在数据发出之前，内部的串行数据速率基本上 和所选取的工作模式数据速率一致（在utmi 模块内除了出口部分是并行数据内部数据全部 串行传输） 高速：480m；全速12m; 低速1.5m 在剔除填充位后，实际速率会略有下降，只是 填充位的采样时钟被屏蔽掉了（rx_valid）,8,03.07.2020,数据速率，时钟速率，采样有效时钟,时钟速率: 时钟速率是本地晶振倍频得到的，是本地处理 时钟的基本来源，在数据提取时，本地采样时 钟频率要大于等于数据的频率。 采样有效时钟：没有被rx

4、valid和txvalid屏蔽掉的有效时钟 沿。,9,03.07.2020,模块：clock multiplier,倍频模块：从本地晶振，倍频出采样时钟，对应不同的工作 方式，倍频器产生不同的倍频系数。 utmi有三种工作模式：高速/全速；全速（only）； 低速（only） 高速/全速：输出60m的处理时钟。对于高速1字节占用一个 时钟周期，对于全速40个时钟周期对应一个字 节。 全速（only）：输出48m时钟，一字节占用32个时钟周期。 低速（only）：输出6m时钟，一字节占用32个时钟周期。 对于一字节占用多个时钟周期的情况其有效采样沿用rx_valid 和tx_ready标识。时序

5、如下:,10,03.07.2020,模块：clock multiplier,11,03.07.2020,模块：hs dll,always (posedge clk) rxd_s0 = rxd; always (posedge clk) rxd_s1 = rxd_s0; always (posedge clk) / avoid detecting line glitches and noise if(rxd_s0 ,同步数据提取是用更高速率的采样时钟，实现上用4倍采样，移 位积存采样值，同1为1，同0为0。相异不是合理采样点。通过 高速采样时钟和移位寄存器实现。,12,03.07.2020,模块

6、：elasticity buffer,这个缓存用来补偿，发送时钟和接收时钟，接收时钟的最大 误差500ppm，这个时钟误差在高速时引起，最长包情况下计 数误差为12比特，用一个深度为24比特，门限值设在中间的 fifo来实现，当时钟在误差允许范围之内时，fifo即使在连续 发送最长包的情况下仍可以用乒乓球的逻辑搬移数据，补偿 时钟缓存，而当时钟误差超过500ppm，则一包溢出超过门限 值，在系统内报时钟错误。,13,03.07.2020,模块：mux；nrzi decoder；bit unstuffer,mux：这是个路由选择模块，选通高速数据还是全速数据由工 作模式决定。,nrzi deco

7、der：不归零码解码。 bit unstuffer：剔除填充比特。带来数据速率降低。,14,03.07.2020,模块：rx_shift_reg rx_hold_reg；receive state machine,用移位积存器实现串并转换，并用缓存器暂存并行数据。,15,03.07.2020,模块：transmit state machine,16,03.07.2020,总体封装图,17,03.07.2020,低功耗usb与usb2.0的关系,18,03.07.2020,低功耗usb与usb2.0的关系,标准usb2.0 utmi 接口： 时钟的恢复（采样时钟的恢复），即时钟和数据的 分离和提取；同步序列sop，eop信号的检测和产生； 数据流的nrzi编码与解码；填充位的插入和剔除； 串并转换与并串转换；填充位错误，eop错误的检测； 支持暂停模式，高速模式，reset，resume模式， 测试模式等的检测