[发明专利]基于USB3.0协议16比特循环冗余校验的硬件实现方法

说明书

本发明公开了一种基于USB3.0协议16比特循环冗余校验的硬件实现方法，其特征在于，应用于USB3.0设备，所述USB3.0设备包括主机、集线器和从设备，所述方法包括发送端对头包中CRC‑16计算方法和接收端对头包中CRC‑16计算方法，相比现有技术，本发明通过将算法按照数据位宽进行展开并消除冗余项，缩短了数据生成时的硬件延时，提升了系统的工作频率。

技术领域

本发明涉及USB传输领域，具体涉及基于USB3.0协议16比特循环冗余校验的硬件实现方法。

背景技术

USB是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB标准于1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出，现已经被广泛应用于电脑，手机，数码相机等各种电子设备。

USB标准由USB官方组织USB-IF制定和维护，从开始至今依次发布了USB1.0,USB1.1, USB2.0, USB3.0, USB3.1, USB3.2和USB4七个版本，新版本前向兼容旧版本。每个版本支持的最大传输速率分布为：

USB1.0： 1.5Mbps；

USB1.1： 12Mbps；

USB2.0：480Mbps；

USB3.0：5Gbps；

USB3.1：10Gbps；

USB3.2：20Gbps；

USB4：40Gbps。

循环冗余校验码（CRC, Cyclic Redundancy Check）是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查（CRC）是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在数据后面，接收设备用相同的算法对接收到的数据进行计算，并将结果与收到的循环冗余校验码进行比较，以确定数据传输的正确性和完整性。

USB3.0协议中的头包（HeaderPacket）使用了CRC-16对数据内容进行保护。

头包（HeaderPacket）共有12个字节（96比特），主要有4种类型，分别是：

链路管理包（Link Management Packet）

传输包（TransactionPacket）

数据包（Data Packet）

同步时间戳包（Isochronous Timestamp Packet）。

头包的具体定义如图1。

头包（HeaderPacket）共有16个字节，主要包括：类型（Type），路由信息（RouteString）,设备地址（DeviceAddress），子类型（Sub Type）,重传（Rty）,方向（Direction），端点号（EptNum），数据流号（StreamID），16比特循环冗余校验值（CRC-16），链路控制字（LinkControlWord）等字段。

根据USB3.0协议的定义，16比特循环冗余校验值（CRC-16）用于保护头包中12字节控制信息（DWORD0, DWORD1, DWORD2）中的所有字段，USB3.0协议CRC-16的保护范围如图2所示。

USB3.0协议提供的CRC-16实现方案是基于单比特运算和按照位宽逐位迭代的，缺点在于每个周期需要迭代次数多，耗时长，冗余校验码生成和结果校验的硬件延时较大，从而限制了硬件系统的工作频率和整体性能。

发明内容