自从USB协议发布以来,USB技术作为一种低成本的短距离互连总线得到了广泛的应用。但是,迄今为止,对具有我国自主知识产权的USB IP核的研究还很少,尤其是对多功能USB IP核的研究几乎还是空白。所以,对可定制的多功能USB IP核的研究具有重要意义。本文设计了一个基于USB 2.0协议、可进行参数定制、可重用的多功能USB IP核。该IP核主要包含Wishbone控制器、DMA控制器、FIFO控制器、UTMI和ULPI接口、SIE串行协议引擎、主机控制器、设备控制器以及OTG控制器等模块,使用UTMI和ULPI接口模块与USB收发器相连,外部MCU或SoC通过Wishbone总线接口对IP核内部进行控制和数据通信。可以在编译前通过定制参数来实现主机控制器、设备控制器、集线器和OTG控制器的一种或者几种设备功能,还可以对其内部的数据带宽、寄存器大小、端点数等进行灵活定制。该IP核使用Verilog HDL编写代码,采用自顶向下的设计方法,在设计的过程中为了得到最优化的综合结果,充分考虑了代码的可综合性和跨时钟域的问题,并把时序逻辑电路和组合逻辑电路分开设计。各单元模块全部经过Mentor公司的Modelsim的功能仿真和Synopsys的Design Compiler的综合和时序分析,同时进行了主从控制器之间的数据通信测试。功能仿真及主从控制器之间的数据通信测试表明,该IP核的功能是符合USB 2.0协议规范要求的。使用TSMC 0.18um工艺库对该IP核进行综合后,得到的Slack值为0.47,表明该IP满足时序的要求,能够满足实际应用的需要。