CRC碼生成與效驗電路的設計解讀

1、沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告課程設計名稱： 計算機組成原理課程設計 課程設計題目： CRC 碼生成與效驗電路的設計院（系）：計算機學院專 業(yè)：計算機科學與技術班 級： 4401102學 號： 200403011055姓 名：劉 鵬指導教師：李 平 完成日期： 2006年 12月 31日沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告目 錄第1章總體設計方案11.1 設計原理11.2 設計思路21.3 設計環(huán)境2第2章詳細設計方案32.1頂層方案圖的設計與實現(xiàn) 32.1.1創(chuàng)建頂層圖形設計文件 32.1.2器件的選擇與引腳鎖定42.2功能模塊的設計與實現(xiàn)52.2.1模2除模塊的設計與實現(xiàn) 52.2.2 CRC效驗碼

2、模塊的設計與實現(xiàn) 62.3 仿真調試7第3章 編程下載與硬件測試 93.1 編程下載'93.2硬件測試及結果分析9參考文獻11.附錄（程序清單或電路原理圖） 12-I-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第1章總體設計方案第1章總體設計方案1.1 設計原理二進制信息位流沿一條線逐位在部件之間或計算機之間傳送稱為串行傳送。CRC碼一般是指k位信息碼之后拼接 r位校驗碼。應用 CRC碼的關鍵是如何從 k位信息位 簡便地得到r位效驗位，以及如何從 k+r位信息碼判斷是否出錯。CRC碼生成：多項式M(x) X3除以生成多項式G(x)所得的r位余數(shù)為效驗位(為了得到 R位余數(shù)，G(x)必須是 葉1位)。

3、然后將余數(shù)拼接在信息組左移r位空出的r位上, 就構成了這個有效信息的CRC碼。(因為k=4,所以k-1=3位)CRC碼效驗：將收到的循環(huán)效驗碼用約定的生成多項式G(x)去除，如果碼字無誤則余數(shù)應為0,如果某一位出錯，則余數(shù)不為0,不同位數(shù)出錯余數(shù)不同。更換不同的待 測碼字可以證明：余數(shù)與出錯位的對應關系是不變的，只與碼制和生成多項式有 關，對于其他碼制或選用其他生成多項式，出錯模式將發(fā)生變化。如果循環(huán)碼有一位出錯，用 G(x)作模2除將得到一個不為0的余數(shù)?？赏?過異或門將它糾正后在下一次移位時送回A7繼續(xù)移滿一個循環(huán)，就得到一個糾正后的碼字。M(x)=1100G(x)=1011A1A2A3A

4、4A5A6A7余數(shù)出錯位正確1100010000無錯誤11000110017錯誤11000000106錯誤11001101005錯誤11010100114錯誤11100101103錯誤10000101112錯誤0 1 0 0 0 1 01 0 11表1.1 CRC碼出錯模式1.2設計思路本電路的CRC碼的產(chǎn)生與校驗由一個模2除法器電路，異或門，3-8譯碼器 等器件實現(xiàn)CRC的生成與校驗。移位后的信息碼與生成多項式經(jīng)過模 2除法器生成7位CRC碼。校驗電路是 移位后的信息碼與生成多項式相除，得到的結果通過 3-8譯碼器與異或門進行校 驗，最后與原數(shù)據(jù)進行拼接，最后輸出正確的 CRC校驗碼。1.3

5、設計環(huán)境硬件環(huán)境：偉福COP2000型計算機組成原理實驗儀、XCV200實驗板、微 機； EDA 環(huán)境：Xilinx foundation f3.1 設計軟件。-1-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第2章詳細設計方案第2章詳細設計萬案2.1頂層方案圖的設計與實現(xiàn)CRC碼頂層方案圖采用原理圖設計輸入方式，電路實現(xiàn)基于XCV200可編程 邏輯芯片。在完成原理圖的功能設計后，把輸入/輸出信號安排到XCV200指定的 引腳上去，實現(xiàn)芯片的引腳鎖定。2.1.1創(chuàng)建頂層圖形設計文件頂層圖形文件主要由一個求余數(shù)模 2除法器-U18和3-8譯碼器、異或門、模 2除法器封裝在一個芯片中的-U21組成的一個完整的設計

6、實體?？衫?Xilinx foun dation f3.1模塊實現(xiàn)頂層圖形文件的設計，頂層圖形文件結構如圖 2.1所示。1IMI1IMI1IMI1廠DIFAlDI?AlDIFAlD?AlDIFAlD?Al0?Al1-I1-I131Z1j£CLK127Z圖2.1 CRC碼頂層圖形文件結構-3-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第2章詳細設計方案2.1.2器件的選擇與引腳鎖定(1) 器件的選擇由于硬件設計環(huán)境是基于偉福COP2000型計算機組成原理實驗儀和XCV200 實驗板，故采用的目標芯片為 刈nx XCV200軟件所包含的邏輯芯片。(2) 引腳鎖定把頂層圖形文件中的輸入/輸出信號安排到

7、Xlinx XCV200芯片指定的引腳上 去，實現(xiàn)芯片的引腳鎖定，各信號及 Xlinx XCV200芯片引腳對應關系如表 2.1 所示。表2.1信號和芯片引腳對應關系圖形文件中的輸入/輸出信號XCV200芯片引腳CLOCK213G1100G2101G3102G4103Z0152Z1178Z2184Z3185Z4203Z5111Z6110A199A2107A3108A4109T1124T293T399T4107T5108T6124T7-廠“125VCC95沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第2章詳細設計方案2.2功能模塊的設計與實現(xiàn)電路由兩個模2除法器，七個異或門，3-8譯碼器三個模塊構成， 實現(xiàn)CR

8、C碼的生成與校驗。2.2.1模2除法器模塊的設計與實現(xiàn)模2除由四個異或門和四個T觸發(fā)器構成，C,G1,G2,G3,G4為輸入，ZO, Z1，Z2為輸出，其設計過程如下。(1)創(chuàng)建模塊電路圖fTC(2)功能仿真對創(chuàng)建的的模2除法器進行功能仿真，可用 Xilinx foundation f3.1對模塊實現(xiàn)2.2.2 CRC碼校驗模塊的設計與實現(xiàn)本電路由一個模2除法器電路，3-8譯碼器，七個異或門組成。（1）創(chuàng)建模塊電路圖朋Al N(2)功能仿真對創(chuàng)建的的總線輸出進行功能仿真，可用Xili nx fou ndation f3.1對模塊實現(xiàn)2.3仿真調試仿真調試主要驗證設計電路邏輯功能、時序的正確性，

9、本設計中主要采用功 能仿真方法對設計的電路進行仿真。(1)建立仿真波形文件及仿真信號選擇功能仿真時，首先建立仿真波形文件，選擇仿真信號，對選定的輸入信號設置參數(shù)，選定的仿真信號和設置的參數(shù)如表2.2所示輸入 信號輸入信 號輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號CLKVCCG1G2G3G4A1 A2 A3 A4Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6T1T2T3T4T5T6T70 11110 10 0 11表2.2仿真信號選擇和參數(shù)設置(2)功能仿真結果與分析功能仿真波形結果如圖2.2所示，仿真數(shù)據(jù)結果如表2.3所示。對表2.3與表1.1的內(nèi)容進行對比，可以看出功能仿真結果是正確的，進而說明電路設計的正確性。U.

10、IMiUUEl inlOUUCa IJ.IX. .ILL . « UZb IX. .U. . a Ui 產(chǎn)LL旨ui |£. .|C”！aUA II I I I I I I I I I 1111II111 I I I I I I I I I I I I 1111 I I H I I I I I I I I I I I I I 11111III I I I I I I I I I I I I 111111 I I I I I I I I I I I I I I L 111 I I I I I I I I I I I I I 0 1111 N It I I I I I I I

11、I I I I I 0 111II11 I I I I I I I I I圖2.2功能仿真波形結果輸入 信號輸入信 號輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號CLKVCCG1G2G3G4A1 A2 A3 A4Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6T1T2T3T4T5T6T70 11110 10 0 110 1 0 0 0 1 10 1 0 0 0 1 1表2.3仿真數(shù)據(jù)結果-9-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第3章編程下載與硬件測試編程下載與硬件測試3.1編程下載利用Xilinx ISE的編程下載功能，將得到的*bit文件下載到XCV200實驗板 的XCV200可編程邏輯芯片中。3.2硬件測試及結果分析利用XCV

12、200實驗板進行硬件功能測試。其對應關系如表3.1所示。表3.1 XCV200實驗板信號對應關系禾U用表2.2中的輸入?yún)?shù)作為輸入數(shù)據(jù)，逐個測試輸出結果，即用XCV200實驗板的開關K1、K2、K3輸入數(shù)據(jù)，觀察LED1和LED2的輸出，得到如下表XCV200芯片引腳信號XCV200實驗板XCV200實驗板AK0:5A0CLKCLOCKA2GOK0:1A3G1K0:2A4G2K0:3A5G3K0:4A6沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告第3章編程下載與硬件測試硬件測試后結果如圖3.1示輸入信號輸出信號K0:8A0A1A2A3A4A5A611100000001100001101100000101100

13、0001011000001011-#-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告參考文獻參考文獻1曹昕燕 EDA技術實驗與課程設計M .北京：清華大學出版社，20062范延濱.微型計算機系統(tǒng)原理、接口與 EDA設計技術M.北京：北京郵電大學 出版社，20063王愛英.計算機組成與結構（第4版）M.北京：清華大學出版社，20064王愛英.計算機組成與結構（第2版）m.北京：清華大學出版社，2000 江國強，EDA技術與應用M北京：電子工業(yè)出版社，20046侯伯亨 顧新，VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設計M西安，西安電科 技大學出版社，19997莊鎮(zhèn)泉 胡慶生，電子設計自動化M北京，科學出版社，2000-#-沈陽航空工業(yè)學院課程設計報告附錄附 錄（電路原理圖）課程設計總結：主要從以下幾方面總結：1 設計過程中出現(xiàn)的問題及采用的解決方法；2設計達到的目的；3.感受。這次課設我的收獲很多，在一開始的幾天中一直沒什么頭緒， 不知道該 從哪處下手去做。光是憑借著自己想所以浪費了很多時間還沒什么進展。后來自己查了幾本書，知道了大概的步驟和電路圖。但是自己設計的電路圖在 仿真方面總是出問題，經(jīng)過老師的講解后才知道仿真是要從