CRC码生成与效验电路的设计要点Word格式.docx
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1.1设计原理1
1.2设计思路2
1.3设计环境2
第2章详细设计方案3
2.1顶层方案图的设计与实现3
2.1.1创建顶层图形设计文件3
2.1.2器件的选择与引脚锁定4
2.2功能模块的设计与实现5
2.2.1模2除模块的设计与实现5
2.2.2CRC效验码模块的设计与实现6
2.3仿真调试7
第3章编程下载与硬件测试9
3.1编程下载`9
3.2硬件测试及结果分析9
参考文献11
附录(程序清单或电路原理图)12
第1章总体设计方案
1.1设计原理
二进制信息位流沿一条线逐位在部件之间或计算机之间传送称为串行传送。
CRC码一般是指k位信息码之后拼接r位校验码。
应用CRC码的关键是如何从k位信息位简便地得到r位效验位,以及如何从k+r位信息码判断是否出错。
CRC码生成:
多项式M(x)·
x3除以生成多项式G(x)所得的r位余数为效验位(为了得到
R位余数,G(x)必须是r+1位)。
然后将余数拼接在信息组左移r位空出的r位上,就构成了这个有效信息的CRC码。
(因为k=4,所以k-1=3位)
CRC码效验:
将收到的循环效验码用约定的生成多项式G(x)去除,如果码字无误则余数应为0,如果某一位出错,则余数不为0,不同位数出错余数不同。
更换不同的待测码字可以证明:
余数与出错位的对应关系是不变的,只与码制和生成多项式有关,对于其他码制或选用其他生成多项式,出错模式将发生变化。
如果循环码有一位出错,用G(x)作模2除将得到一个不为0的余数。
可通过异或门将它纠正后在下一次移位时送回A7继续移满一个循环,就得到一个纠正后的码字。
M(x)=1100G(x)=1011
A1A2A3A4A5A6A7
余数
出错位
正确
1100010
000
无
错误
1100011
001
7
1100000
010
6
1100110
100
5
1101010
011
4
1110010
110
3
1000010
111
2
0100010
101
1
表1.1CRC码出错模式
1.2设计思路
本电路的CRC码的产生与校验由一个模2除法器电路,异或门,3-8译码器等器件实现CRC的生成与校验。
移位后的信息码与生成多项式经过模2除法器生成7位CRC码。
校验电路是移位后的信息码与生成多项式相除,得到的结果通过3-8译码器与异或门进行校验,最后与原数据进行拼接,最后输出正确的CRC校验码。
1.3设计环境
·
硬件环境:
伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机;
EDA环境:
Xilinxfoundationf3.1设计软件。
第2章详细设计方案
2.1顶层方案图的设计与实现
CRC码顶层方案图采用原理图设计输入方式,电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。
在完成原理图的功能设计后,把输入/输出信号安排到XCV200指定的引脚上去,实现芯片的引脚锁定。
2.1.1创建顶层图形设计文件
顶层图形文件主要由一个求余数模2除法器-U18和3-8译码器、异或门、模2除法器封装在一个芯片中的-U21组成的一个完整的设计实体。
可利用Xilinxfoundationf3.1模块实现顶层图形文件的设计,顶层图形文件结构如图2.1所示。
图2.1CRC码顶层图形文件结构
2.1.2器件的选择与引脚锁定
(1)器件的选择
由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板,故采用的目标芯片为XlinxXCV200软件所包含的逻辑芯片。
(2)引脚锁定
把顶层图形文件中的输入/输出信号安排到XlinxXCV200芯片指定的引脚上去,实现芯片的引脚锁定,各信号及XlinxXCV200芯片引脚对应关系如表2.1所示。
图形文件中的输入/输出信号
XCV200芯片引脚
CLOCK
213
G1
100
G2
101
G3
102
G4
103
Z0
152
Z1
178
Z2
184
Z3
185
Z4
203
Z5
111
Z6
110
A1
99
A2
107
A3
108
A4
109
T1
124
T2
93
T3
T4
T5
T6
T7
125
VCC
95
表2.1信号和芯片引脚对应关系
2.2功能模块的设计与实现
电路由两个模2除法器,七个异或门,3-8译码器三个模块构成,实现CRC码的生成与校验。
2.2.1模2除法器模块的设计与实现
模2除由四个异或门和四个T触发器构成,C,G1,G2,G3,G4为输入,Z0,Z1,Z2为输出,其设计过程如下。
(1)创建模块电路图
(2)功能仿真
对创建的的模2除法器进行功能仿真,可用Xilinxfoundationf3.1对模块实现。
2.2.2CRC码校验模块的设计与实现
本电路由一个模2除法器电路,3-8译码器,七个异或门组成。
对创建的的总线输出进行功能仿真,可用Xilinxfoundationf3.1对模块实现。
2.3仿真调试
仿真调试主要验证设计电路逻辑功能、时序的正确性,本设计中主要采用功能仿真方法对设计的电路进行仿真。
(1)建立仿真波形文件及仿真信号选择
功能仿真时,首先建立仿真波形文件,选择仿真信号,对选定的输入信号设置参数,选定的仿真信号和设置的参数如表2.2所示。
输入信号
输出信号
CLK
G1G2G3G4
A1A2A3A4
Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6
T1T2T3T4T5T6T7
01
1101
0011
表2.2仿真信号选择和参数设置
(2)功能仿真结果与分析
功能仿真波形结果如图2.2所示,仿真数据结果如表2.3所示。
对表2.3与表1.1的内容进行对比,可以看出功能仿真结果是正确的,进而说明电路设计的正确性。
图2.2功能仿真波形结果
0100011
表2.3仿真数据结果
第3章编程下载与硬件测试
3.1编程下载
利用XilinxISE的编程下载功能,将得到的*.bit文件下载到XCV200实验板的XCV200可编程逻辑芯片中。
3.2硬件测试及结果分析
利用XCV200实验板进行硬件功能测试。
其对应关系如表3.1所示。
表3.1XCV200实验板信号对应关系
利用表2.2中的输入参数作为输入数据,逐个测试输出结果,即用XCV200实验板的开关K1、K2、K3输入数据,观察LED1和LED2的输出,得到如下表
XCV200芯片引脚信号
XCV200实验板
A
K0:
5
A0
G0
1
2
3
A5
4
A6
8
硬件测试后结果如图3.1示:
参考文献
[1]曹昕燕.EDA技术实验与课程设计[M].北京:
清华大学出版社,2006
[2]范延滨.微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术[M].北京:
北京邮电大学出版社,2006
[3]王爱英.计算机组成与结构(第4版)[M].北京:
[4]王爱英.计算机组成与结构(第2版)[M].北京:
清华大学出版社,2000
[5]江国强,EDA技术与应用[M]北京:
电子工业出版社,2004
[6]侯伯亨顾新,VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M]西安,西安电科技大学出版社,1999
[7]庄镇泉胡庆生,电子设计自动化[M]北京,科学出版社,2000
附录(电路原理图)
课程设计总结:
主要从以下几方面总结:
1.设计过程中出现的问题及采用的解决方法;
2.设计达到的目的;
3.感受。
这次课设我的收获很多,在一开始的几天中一直没什么头绪,不知道该从哪处下手去做。
光是凭借着自己想所以浪费了很多时间还没什么进展。
后来自己查了几本书,知道了大概的步骤和电路图。
但是自己设计的电路图在仿真方面总是出问题,经过老师的讲解后才知道仿真是要从每一个小的元件做起,而不是连完整个电路之后在进行,这样一旦出现错误就会很难查出来。
在每一次的课设中都会学到很多东西,这一次则更多,不仅锻炼了动手动脑的能力,而且,在越来越深入的学习和查资料中,更让我觉得组成原理的精深,覆盖的广泛,而我们上课所学和考试考的内容真的只是一些皮毛,让我知道了真的学懂这门课并不是一件容易的事。
以后我也会加倍努力,学好我的专业课程。
指导教师评语:
指导教师(签字):
年月日
课程设计成绩
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- 关 键 词:
- CRC 生成 效验 电路 设计 要点