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USB30中的CRC校验原理及实现

发布时间:2020-02-03 05:07:32 阅读: 来源:铝合金厂家

摘要:循环冗余(CRC)是USB协议中重要的错误检测措施。在此分析了USB 3.0数据包的基奉格式以及USB 3.0协议中CRC校验的特点,针对USB 3.0数据高速传输的要求,设计实现并行发送端CRC产生和接收端CRC校验电路,功能仿真结果证明了其有效性。关键词:USB 3.0;CRC校验;Verilog HDL代码;仿真结果 在通用串行总线(USB)的数据传输过程中,数据循环冗余校验(CRC)是为了保证数据传输中数据的正确性而采用的数据保护方法。USB 3.0协议中为了检测和减少这类错误,一方面提供了一系列硬件和软件措施,以保证数据传输的正确性;另一方面在每个包中加入检测位来发现这些瞬时的错误。协议中对每个包的控制位和数据位提供了循环冗余校验,若出现了循环冗余码的错误,则认为该包已经损坏。 本文介绍了USB 3.0设备控制器中的协议层在数据收发时,如何采用并行电路来完成数据包发送时CRC码的产生和接收时CRC码的校验,并行处理方法与常用的串行处理相比,极大地降低了功耗和电路综合的难度。1 USB 3.0中的CRC校验 USB 3.0协议规定了4种类型的包:链路管理包(LMP),传输包(TP),数据包(DP)和同步时间戳包(ITP)。链路管理包(LMP)只遍历直接连接的端口,主要用于管理该连接。传输包遍历主机和设备路径中的所有链路,用来控制数据包流,配置设备和集线器等,传输包没有数据部分。数据包遍历主机和设备路径中的所有连接。同步时间戳包是一个多播数据包,由主机发送到所有激活的连接。 USB对所有传输数据的保护采用了CRC校验和数据重传的方式。当通过检错码判断错数据包错误时,发送端通过重发来达到纠错的目的。 USB 3.0数据包由数据包头(DPH)和数据包有效载荷(DPP)两部分组成,DPH类似于一个传输包,DPP中有一个32位CRC(CRC-32),可以确保数据的完整性。数据包以16 B的数据包头开始(有的包只有包头没有数据部分),包头含了如何处理该包的信息。一个完整的USB 3.0数据包的格式如图1所示。

本文引用地址:

在数据包头(DPH)中,有一个长度为2字节16位的CRC校验码对数据包头的12个字节信息进行保护。在数据部分(DPP)中,包含最大1 024 B的数据,有一个长度为4 B 32 b的CRC校验码对数据部分进行保护。另外,在数据包头中,有2 B的链接控制字(Link Control Word),其中长度为5位的CRC用来对链接控制字中其他的11位信息进行保护,格式如图2所示。

在USB 3.0协议中,CRC校验有以下特点: (1)在发送端,CRC校验在初始状态时将余数寄存器的值置为全1,如果没有这样的预设置,就不能正确地保护数据包开始为0的数据位。在接收端,也同样将移位寄存器预设为全1状态,以保证接收到的被除数加上一个相同的常数,如果数据传输无误,则余数产生器应该得到相同的余数。 (2)采用了3种类型的CRC校验:5位、16位和32位CRC校验。5位CRC校验采用的生成多项式为;G(X)=X5+X2+1,如果准确无误地接收到数据,接收端的5位余数应该是01100;16位CRC校验采用的生成多项式为:G(X)=X16+X15+X2+1,接收端的16位余数应该是10000000000001101;32位CRC校验采用的生成多项式为:G(X)=X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7汁X5+X4+X2+X1+1,接收端中的32位余数应该是32’HC704DD 7B。

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