近年来,USB接口越来越流行,它具有容易使用、传输速度快等特点。随着USB接口的迅速发展,USB设备的种类和数量不断增加。本文从USB总线协议和通信原理出发,对USB设备控制器进行了设计和验证。USB协议较为复杂,总线数据采用NRZI编码及位填充,以CRC方式进行校验,并以差分信号的形式在总线上传输。本文阐述了USB总线协议和通信原理,重点介绍了信息包的结构与分类以及USB数据传输的四种类型。在设计上,本文采用自顶向下的设计方法,对USB设备控制器进行了模块功能和结构的划分及设计;在验证上,本文对设计进行了功能仿真和时序仿真以及硬件加速验证。最后,本文在验证电路的设计上,采用以模块划分及分开独立设计的方法,搭建出了灵活的验证环境,并在验证过程中设计了两通道数据采集模型,利用混合示波器和QuartusⅡ软件中的嵌入式逻辑分析仪两种方式来观察数据传输细节并将其相互对比,确保了设计和验证的正确性。