[發明專利]基于USB3.2協議16比特循環冗余校驗的硬件實現方法

在審

• 申請號: 202011597598.9
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112612638A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 范凱;盧笙;陳盈安
• 申請（專利權）人: 芯啟源電子科技有限公司
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 王皎

本發明公開了一種基于USB3.2協議16比特循環冗余校驗的硬件實現方法，其特征在于，應用于USB3.2設備，所述USB3.2設備包括主機、集線器和從設備，所述方法包括發送端對頭包中CRC?16計算方法和接收端對頭包中CRC?16計算方法，相比現有技術，本發明通過將算法按照數據位寬進行展開并消除冗余項，縮短了數據生成時的硬件延時，提升了系統的工作頻率。

技術領域

本發明涉及USB傳輸領域，具體涉及基于USB3.2協議16比特循環冗余校驗的硬件實現方法。

背景技術

USB是英文Universal Serial Bus（通用串行總線）的縮寫，是一個外部總線標準，用于規范電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB標準于1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出，現已經被廣泛應用于電腦，手機，數碼相機等各種電子設備。

USB標準由USB官方組織USB-IF制定和維護，從開始至今依次發布了USB1.0,USB1.1, USB2.0, USB3.0, USB3.1, USB3.2和USB4七個版本，新版本前向兼容舊版本。每個版本支持的最大傳輸速率分布為：

USB1.0： 1.5Mbps；

USB1.1： 12Mbps；

USB2.0：480Mbps；

USB3.0：5Gbps；

USB3.1：10Gbps；

USB3.2：20Gbps；

USB4：40Gbps。

USB3.2標準協議具有兩條數據鏈路（Lane），支持的最大傳輸速率為20Gbps, 主要有Gen2x2（20Gbps）,Gen2x1（10Gbps）,Gen1x2（10Gbps）和Gen1x1（5Gbps）四種工作模式。

USB3.2的系統架構如圖1所示，包含SuperSpeedPlus(Gen2)和SuperSpeed(Gen1)兩部分，每部分都包括設備層(Device/Host)，協議層 (ProtocolLayer)，鏈路層(LinkLayer)和物理層(PhysicalLayer)。

循環冗余校驗碼（CRC, Cyclic Redundancy Check）是數據通信領域中最常用的一種查錯校驗碼，其特征是信息字段和校驗字段的長度可以任意選定。循環冗余檢查（CRC）是一種數據傳輸檢錯功能，對數據進行多項式計算，并將得到的結果附在數據后面，接收設備用相同的算法對接收到的數據進行計算，并將結果與收到的循環冗余校驗碼進行比較，以確定數據傳輸的正確性和完整性。

USB3.2協議中的頭包（HeaderPacket）使用了CRC-16對數據內容進行保護。

頭包（HeaderPacket）共有12個字節（96比特），主要有4種類型，分別是：

鏈路管理包（Link Management Packet）

傳輸包（TransactionPacket）

數據包（Data Packet）

同步時間戳包（Isochronous Timestamp Packet）。

頭包的具體定義如圖1。

頭包（HeaderPacket）共有16個字節，主要包括：類型（Type），路由信息（RouteString）,設備地址（DeviceAddress），子類型（Sub Type）,重傳（Rty）,方向（Direction），端點號（EptNum），數據流號（StreamID），16比特循環冗余校驗值（CRC-16），鏈路控制字（LinkControlWord）等字段。