USB3.0数据链路层并行递推CRC设计

发布时间：2017-10-19 20:46

  本文关键词：USB3.0数据链路层并行递推CRC设计

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【摘要】：USB3.0为PC与各种设备的连接提供了一个标准接口。具有后向兼容、高速、稳定,即插即用等特点,得到了市场的广泛认可与普及。广泛应用于电子通信、光纤传输、图像采集等领域。近年来,随着高速数据传输需求日益增加。USB3.0中传统的串行CRC校验很难满足高速传输需求。为此,本文围绕USB3.0数据链路层数据包CRC校验展开工作。论文分为理论分析和设计实现两个部分。理论部分,首先从USB3.0协议出发,简单介绍了协议概述、数据包、数据传输类型等。重点对USB3.0的链路层的功能、总线结构、链路层的数据包结构、链路命令字、链路训练和状态机等进行了分析。设计和实现部分,先对CRC校验分析,USB3.0数据链路层中传统CRC校验为串行设计,为了提高传输速度需提高时钟频率,但是由于现有工艺条件限制了时钟频率的进一步提高,进而限制了USB3.0数据传输速度的提升。后分别对链路层数据头包中的CRC-16和链路层数据负载包中的CRC-32设计。对数据负载包中的CRC-32进行串行设计、并行查表设计。由于并行查表CRC-32需占用一定的表空间,工作时需反复查表降低了运算速度。在串行CRC-32算法和并行查表CRC-32算法的基础上导出了新的并行递推CRC-32算法,该算法与现有并行查表CRC算法相比节省了存储余数表的空间,节省了查表时间,提高了运算速度。最后用Verilog实现了该算法。
【关键词】：USB3.0 数据链路层 并行递推CRC-32校验 FPGA验证
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-9
• 1.1 论文课题研究的背景7-8
• 1.2 论文研究内容及组织结构8-9
• 第二章 USB3.0系统结构和数据传输概述9-16
• 2.1 USB3.0的系统概述以及同USB2.0的比较9-11
• 2.2 USB3.0的协议分析11-16
• 2.2.1 USB3.0协议概述11-12
• 2.2.2 USB3.0包结构介绍12-13
• 2.2.3 USB3.0数据传输类型13-16
• 第三章 USB3.0数据链路层分析16-31
• 3.1 USB3.0总线分析16-17
• 3.2 USB3.0链路层的包结构以及功能17-24
• 3.2.1 USB3.0链路层的数据包结构18-19
• 3.2.2 链路命令包19-20
• 3.2.3 USB3.0链路控制20-23
• 3.2.4 USB3.0链路层的功能23-24
• 3.3 链路训练和状况状态机24-31
• 3.3.1 非超速状态26
• 3.3.2 超速失败状态26-27
• 3.3.3 上电状态27-28
• 3.3.4 轮询状态28-29
• 3.3.5 热复位状态29-31
• 第四章 USB3.0数据链路层CRC设计31-39
• 4.1 USB3.0中CRC校验原理31-32
• 4.2 USB3.0数据链路层包头中CRC-16校验设计32-35
• 4.2.1 CRC-16电路实现32-33
• 4.2.2 算法实现过程33-35
• 4.3 USB3.0数据链路层数据包中CRC-32校验设计35-39
• 4.3.1 CRC-32电路实现35-37
• 4.3.2 并行递推CRC-32算法实现37-39
• 第五章 USB3.0数据链路层CRC校验的实现39-44
• 5.1 数据包头中CRC-16的实现39-41
• 5.1.1 数据包头中串行CRC-16的verilog实现39-40
• 5.1.2 数据包头中并行CRC-16的verilog实现40-41
• 5.2 数据域中的CRC-32的实现和比较41-44
• 5.2.1 串行CRC-32的verilog实现41
• 5.2.2 并行递推CRC-32的verilog实现41-42
• 5.2.3 并行查表CRC-32和并行递推CRC-32仿真结果的比较42-44
• 第六章 总结与展望44-46
• 参考文献46-49
• 图表目录49-50
• 致谢50

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