通用串行总线(Universal Seiral Bus),即USB,是一种新的总线接口技术。自从1996年USB-IF(USB实现者论坛)公布了USB1.0协议以来,其迅速得到发展,经过升级到USB2.0后,因特尔等公司又于2008年11月公布了USB3.0协议。通常USB设备控制器中的功能控制器都由一个微控制器来实现,而在实际应用中,USB功能控制器的功能也可以采用硬件来实现。虽然当采用硬件方式来实现时,由于其涉及到主机对设备复杂的枚举过程,因此结构设计来说会相对复杂,但是采用硬件电路实现的方式可以提高整个USB设备控制器集成度,并且加快USB设备控制器的处理速度,而且由于其不需要使用微处理器,还将大大降低实现的成本。本文在基于上述分析的基础上,提出了一种基于USB2.0中的全速USB设备控制器的全硬件设计的实现方案,通过仔细分析USB的传输原理和通信协议,研究USB设备控制器物理模块的整体结构构成,将其分成几个主要的模块:收发器、协议层、数据缓冲区和功能控制模块,然后采用Top-Down的流程与模块化的方法用Verilog HDL语言实现了该USB设备控制器的数字逻辑电路设计。接下来,本文还采用Modelsim仿真软件对各个模块的功能实现进行了仿真验证,通过对其枚举过程响应过程的分析,证明了其能缩短响应的时间,提高通信速度的正确性。最后,本文采用Synplify综合工具并对设计进行了综合分析,并给出了结论。本文所设计的USB设备控制器相对于其他同类USB设备控制器而言,在控制数据的传输和接收方面,有它的优势和创新之处。而且,由于其采用硬件电路的方式代替了微控制器,除了能达到速度快、成本低等优点外,也无需设计协议层与MCU之间的接口电路,无需对用于传递两者之间的控制与状态信号的寄存器组进行设计,又从一定程度上降低了设计的难度。总体来说本文所设计的USB设备控制器集成度高,速度快、且成本低,同时存在一定的可扩展型,符合了当今数字电路的发展对USB设备控制器的要求。