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        USB 3.0中的CRC校驗原理及實現

        作者: 時間:2011-12-20 來源:網絡 收藏

        摘要:循環冗余()是協議中重要的錯誤檢測措施。在此分析了 3.0數據包的基奉格式以及 3.0協議中的特點,針對USB 3.0數據高速傳輸的要求,設計并行發送端產生和接收端CRC電路,功能仿真結果證明了其有效性。
        關鍵詞:USB 3.0;CRC;Verilog HDL代碼;仿真結果

        在通用串行總線(USB)的數據傳輸過程中,數據循環冗余校驗(CRC)是為了保證數據傳輸中數據的正確性而采用的數據保護方法。USB 3.0協議中為了檢測和減少這類錯誤,一方面提供了一系列硬件和軟件措施,以保證數據傳輸的正確性;另一方面在每個包中加入檢測位來發現這些瞬時的錯誤。協議中對每個包的控制位和數據位提供了循環冗余校驗,若出現了循環冗余碼的錯誤,則認為該包已經損壞。
        本文介紹了USB 3.0設備控制器中的協議層在數據收發時,如何采用并行電路來完成數據包發送時CRC碼的產生和接收時CRC碼的校驗,并行處理方法與常用的串行處理相比,極大地降低了功耗和電路綜合的難度。

        1 USB 3.0中的CRC校驗
        USB 3.0協議規定了4種類型的包:鏈路管理包(LMP),傳輸包(TP),數據包(DP)和同步時間戳包(ITP)。鏈路管理包(LMP)只遍歷直接連接的端口,主要用于管理該連接。傳輸包遍歷主機和設備路徑中的所有鏈路,用來控制數據包流,配置設備和集線器等,傳輸包沒有數據部分。數據包遍歷主機和設備路徑中的所有連接。同步時間戳包是一個多播數據包,由主機發送到所有激活的連接。
        USB對所有傳輸數據的保護采用了CRC校驗和數據重傳的方式。當通過檢錯碼判斷錯數據包錯誤時,發送端通過重發來達到糾錯的目的。 USB 3.0數據包由數據包頭(DPH)和數據包有效載荷(DPP)兩部分組成,DPH類似于一個傳輸包,DPP中有一個32位CRC(CRC-32),可以確保數據的完整性。數據包以16 B的數據包頭開始(有的包只有包頭沒有數據部分),包頭含了如何處理該包的信息。一個完整的USB 3.0數據包的格式如圖1所示。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/155417.htm

        a.jpg


        在數據包頭(DPH)中,有一個長度為2字節16位的CRC校驗碼對數據包頭的12個字節信息進行保護。在數據部分(DPP)中,包含最大1 024 B的數據,有一個長度為4 B 32 b的CRC校驗碼對數據部分進行保護。另外,在數據包頭中,有2 B的鏈接控制字(Link Control Word),其中長度為5位的CRC用來對鏈接控制字中其他的11位信息進行保護,格式如圖2所示。

        b.jpg


        在USB 3.0協議中,CRC校驗有以下特點:
        (1)在發送端,CRC校驗在初始狀態時將余數寄存器的值置為全1,如果沒有這樣的預設置,就不能正確地保護數據包開始為0的數據位。在接收端,也同樣將移位寄存器預設為全1狀態,以保證接收到的被除數加上一個相同的常數,如果數據傳輸無誤,則余數產生器應該得到相同的余數。
        (2)采用了3種類型的CRC校驗:5位、16位和32位CRC校驗。5位CRC校驗采用的生成多項式為;G(X)=X5+X2+1,如果準確無誤地接收到數據,接收端的5位余數應該是01100;16位CRC校驗采用的生成多項式為:G(X)=X16+X15+X2+1,接收端的16位余數應該是10000000000001101;32位CRC校驗采用的生成多項式為:G(X)=X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7汁X5+X4+X2+X1+1,接收端中的32位余數應該是32’HC704DD 7B。


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        關鍵詞: 實現 原理 校驗 CRC USB

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