USB 最初是为了解决传统PC 外部设备接口的形式多、不统一、低速率且安装新设备过程麻烦等问题而提出的,其具有高速、双向、低成本、热插拔等优点,自从得到了微软Win98 操作系统内核支持以后,迅速得到普及推广。本文通过详细的分析比较USB1.1 与USB2.0 协议规范,提出了一种全速USB 设备控制器的设计实现方案。然后采用Top-Down 的流程与模块化的方法,用Verilog HDL实现了该全速USB 设备控制器的数字逻辑电路部分。数字部分主要包括串行接口引擎(Serial Interface Engine,简写为SIE)、媒体访问接口(Media Access Interface,简写为MAI)、端点控制器(EndPoint Controller,简写为EPCTL)等功能模块。SIE 为设备控制器的设计核心,主要完成USB 协议层的相关控制,如时钟提取、总线状态检测、数据流的NRZI 编码与解码、CRC 码生成与校验、并串转换与串并转换等,由GECLK、EVENTCTL、PHY、MAC 4 个子模块联合实现。EPCTL 完成设备控制器内集成的3 对端点缓冲区的读写控制。MAI 管理设备控制器内的所有状态寄存器,并且通过8 位并行数据线与设备端MCU 进行数据交换。各模块的功能仿真完全通过以后,搭建了一个FPGA 功能验证平台,验证了该全速USB 设备控制器IP 核的正确性。然后采用0.25um 的工艺库,完成了Cell-Based 的半定制ASIC 后端设计。最后完成版图的DRC、LVS 物理验证以及功能后仿真,在版图编辑器内手动拼接了收发器的版图,重新做了整个芯片的DRC 验证后提交了版图,拟流片做成硬核。