通用串行总线(USB)系统是针对现有的计算机(PC)外围设备连接体制所具有的规格混乱、不支持热插拔等缺点而提出来的新一代PC通信协议，它具有高速、双向、同步、低成本、可动态连接等优点，将成为计算机新的接口标准。 本论文对通用串行总线(USB)系统进行了研究，并根据USB1.1规范设计并实现了USB设备控制器与USB主控制器。 论文首先研究了USB系统的工作原理，并分别对USB的协议基础、数据传输类型、数据触发机制、错误检测等进行了功能分析。在此基础上完成了USB系统的结构设计，建立了一种易于理解和实现的USB结构框架。 其次，针对USB设备控制器的功能要求，从时钟提取、事件检测、协议层、数据处理层通信等方面对其进行了结构设计和详细设计。以硬件描述语言对USB设备控制器进行了描述，同时针对PCI接口对USB-PCI接口结构进行设计从而构建了PCI-USB仿真验证环境，最终用FPGA实现，并通过验证。 最后，研究了USB主控制器的事务处理和数据传输机制，并从时钟产生、协议层的串行数据处理、协议规范翻译、数据FIFO和主控制五个方面对其进行了结构设计与详细设计。并分别以ActiveHDL、Synplify，和Quartus Ⅱ完成了USB主控制器的前后仿真、综合与布局布线。 本文完成了USB设备控制器和主控制器的设计和实现。其中USB设备控制器达到了与PC机即插即用的目的。并最终实现USB与PCI之间数据通信。