CRC32 控制器

14.1 概述

在 8 位计算机上验证数据完整性（例如在刷新固件之前或从不可靠的接口接收数据之后）可能具有挑战性。 简单的校验和（如 CRC8 或 CRC16）在错误检测方面可能不够充分，或者在处理大量数据时速度过慢。

为简化此过程，Zeal Video Board 包含一个硬件 CRC32 控制器，可将计算工作从主机处理器中卸载。

与其他控制器一样，CRC32 控制器可以映射到 I/O 端口上起始地址为 0xA0 的设备分片中。其设备索引为 2。

14.2 计算校验和

计算数据块的 CRC32 可按以下步骤进行：

1. 复位控制器：

   • 将 CTRL 寄存器中的 RESET 位设置为 1。
   • 复位是立即执行的，该位由硬件自动清除 — 无需将其写回 0。
   • 这将内部 32 位 CRC 寄存器初始化为 0xFFFFFFFF。

2. 输入数据：

   • 每次一个字节地将数据块的每个字节写入 DATAIN 寄存器。

3. 读取结果：

   • 写入所有字节后，可以从以下寄存器读取最终的 32 位 CRC 值：
     • CRC32_BYTE0 — 最低有效字节（LSB）
     • CRC32_BYTE1
     • CRC32_BYTE2
     • CRC32_BYTE3 — 最高有效字节（MSB）
   • 这些寄存器为只读。

用于计算的多项式为 0xEDB88320。

时序说明： 写入每个字节后，Zeal Video Board 需要 2 个时钟周期（@ 50 MHz）来更新 CRC。 由于典型的 8 位处理器运行速度要慢得多，因此写入之间不需要额外的延迟或 nop 指令。

14.3 示例（Z80）

假设我们有一个基于 Z80 的主机系统，并且 CRC32 控制器映射在 0xA0 I/O 分片中。计算 HL 指向的字节数组的 CRC32 可以按如下方式完成：

    ; 参数：
    ;   HL - 字节数组
    ;   BC - 数组大小
    ; 返回值：
    ;   DEHL - 32 位 CRC32
calculate_crc32:
    ; 复位控制器
    ld a, 1
    out (0xa0), a
    ; 将所有字节写入 `DATAIN`（偏移量 1）。
    ; 我们可以使用 `otir` 指令，但为了保持示例简洁，这里不使用。
_crc32_next_byte:
    ; 检查 BC 是否为 0，如果为 0 则结束。
    ld a, b
    or c
    jr z _crc32_end
    ld a, (hl)
    out (0xa1), a
    inc hl
    dec bc
    jr _crc32_next_byte
_crc32_end:
    ; 读取结果 CRC32
    in a, (0x4)
    ld l, a
    in a, (0x5)
    ld h, a
    in a, (0x6)
    ld e, a
    in a, (0x7)
    ld d, a
    ret

14.4 寄存器总览

Name	Description	Base-relative address	Access
CTRL	CRC32控制器的控制寄存器	0x00	WO
DATAIN	CRC计算的输入数据字节	0x01	WO
CRC32_BYTE0	CRC32结果字节0（最低字节）	0x04	RO
CRC32_BYTE1	CRC32结果字节1	0x05	RO
CRC32_BYTE2	CRC32结果字节2	0x06	RO
CRC32_BYTE3	CRC32结果字节3（最高字节）	0x07	RO

14.5 寄存器