通用串行总线(USB)是PC体系中比较新的一套工业标准,它是为了解决日益增加的PC外设与有限的主板插槽、端口之间的矛盾,提高设备的传输速度和简化PC与外设的连接过程而出现的,自从2000年提出USB2.0协议,短短几年间,USB不光成为了微机主板上的标准端口,而目还成为了所有微机外设(包括键盘、鼠标、显示器、打印机、数码相机、扫描仪等等)与主机相连的标准协议之一。USB接口与以往普通并口(parallel port)和串口等标准相比较,特点是速度快、通用性强、易于使用和支持热插拔。所以USB标准正逐渐取代其他接口,成为计算机外部设备应用最广泛的标准接口。本文主要通过FPGA器件,利用HDL硬件描述语言,初步完成了USB设备控制器的设计和实现。论文首先介绍USB的体系结构和特点,包括总线特征、协议定义、传输方式等等。又介绍了FPGA技术的设计方法,然后对USB设备控制器的功能和原理进行详细分析后,采用自顶向下的方法,将USB设备控制器划分为7个主要功能模块:USB收发器UTMI(USB Transceiver Macrocell Interface)、UTMI接口、协议层(Protocol Layer)、RAM数据缓冲区、存储器接口和仲裁器、控制和状态寄存器及功能接口,之后在系统级描述的基础上,依次对各个功能模块进行进一步的结构划分,本文重点对其中的UTMI接口、协议层PL、存储器接口和仲裁器3个模块进行了细分,做了较深入的分析,得到了相应的结构原理图,并使用Verilog HDL硬件描述语言完成了各子模块的功能描述,同时做了相应的仿真工作。最后,用FPGA器件进行了验证和测试。并取得满意的测试结果。