[发明专利]一种基于FPGA的USB2.0协议分析仪及分析方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，包括：差分信号采样输入模块，逻辑控制装置，主机接口以及数据存储器；

差分信号采样输入模块和数据存储器分别与逻辑控制装置连接；

差分信号采样输入模块用于采集被测设备在正常工作情况下USB2.0差分总线上传输的数据；

逻辑控制装置用于实现USB2.0协议分析仪的枚举，从采样前端读取采样结果，将数据缓冲至数据存储器，并将采样数据以预设大小的USB数据包为单位，通过主机接口上传给监控主机。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

逻辑控制装置包括：FPGA主控制器模块、控制FIFO模块以及控制接口；

控制FIFO模块与FPGA主控制器模块连接；

FPGA主控制器模块用于从差分信号采样输入模块读取采集的差分阻抗数据，并将读取的差分阻抗数据缓冲在数据存储器中；控制FIFO模块将FPGA主控制器模块配置为以先进先出的方式从数据存储器中读取差分阻抗数据进行处理；将处理后的数据缓存在数据存储器中，同时以先进先出的方式从数据存储器中将处理后的数据通过主机接口将差分阻抗数据传输至监控主机。

3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

差分信号采样输入模块采用非侵入式探测方式，采集差分总线上的差分阻抗；

差分信号采样输入模块的前端差分放大器的差分输出阻抗满足90ohm±15％的精度要求。

4.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

差分信号采样输入模块采用高速差分放大器AD8352对差分阻抗进行采样。

5.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

逻辑控制装置还包括：USB物理层接口芯片，在差分信号采样输入模块串行采样后，选用USB物理层接口芯片CY7C68000将串行差分信号转换为字节宽度的并行数据。

6.根据权利要求2所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

FPGA主控制器模块选用Altera的CYCLONE系列FPGA芯片EP1C12；

数据存储器采用IDT公司的高速异步FIFO作为数据缓冲器。

7.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的USB2.0协议分析仪，其特征在于，

逻辑控制装置的协议层和固件层处理采用基于FPGA和VHDL语言的纯硬件电路实现。

8.一种基于FPGA的USB协议分析方法，其特征在于，方法包括：

差分信号采样输入模块采集差分总线上的差分阻抗；

逻辑控制装置从差分信号采样输入模块读取采集的差分阻抗数据，并对差分阻抗数据进行处理，处理后通过主机接口将差分阻抗数据传输至监控主机；逻辑控制装置还用于将读取的采集差分阻抗数据以及处理后差分阻抗数据储存至数据存储器。

9.根据权利要求8所述的基于FPGA的USB协议分析方法，其特征在于，

FPGA主控制器模块从差分信号采样输入模块读取采集的差分阻抗数据，并将读取的差分阻抗数据缓冲在数据存储器中；控制FIFO模块将FPGA主控制器模块配置为以先进先出的方式从数据存储器中读取差分阻抗数据进行处理；将处理后的数据缓存在数据存储器中，同时以先进先出的方式从数据存储器中将处理后的数据通过主机接口将差分阻抗数据传输至监控主机。