组成原理课设CRC.docx
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组成原理课设CRC
沈阳航空工业学院
课程设计报告
课程设计名称:
计算机组成原理课程设计
课程设计题目:
CRC码生成与校验电路的设计
院(系):
计算机学院
专业:
计算机科学与技术
班级:
4401102
学号:
200403011054
姓名:
林学智
指导教师:
李平
完成日期:
2006年12月31日
目录
第1章总体设计方案1
1.1设计原理1
1.2设计思路1
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3
2.1.3编译、综合、适配4
2.2功能模块的设计与实现4
2.2.1设计与实现4
2.2.2设计与实现5
2.3仿真调试6
第3章编程下载与硬件测试8
3.1编程下载8
3.2硬件测试及结果分析8
参考文献9
附录(程序清单或电路原理图)10
第1章总体设计方案
1.1设计原理
CRC码一般是指k位信息码之后拼接r位校验位。
应用码的关键是如何从k位信息位简便地得到r位校验位,以及如何从k+r位信息码判断是否有出错..对于CRC码的生成我们引用一个称作二进制多项式的多项式。
给定的信息码多项式附加上位信息码后被生成多项式除,可以得余数多项式。
将信息码多项式和余数多项式合成一个新的多项式,这个多项式包含了生成多项式的因子,能够被它整除。
因此在进行校验时可以用生成多项式去除CRC码多项式,如果余数为0表明该码正确,否则表明有错。
CRC码生成的原理框图如图1.1所示。
CRC码生成的原理图,如图1.1所示
图1.1CRC码生成电路原理框图
图1.2CRC码校验电路原理框图
1.2设计思路
CRC码生成与校验电路可以分为生成电路与校验电路两部分。
CRC码生成电路的整体设计包含四输入左移移位寄存器模块和模2除法器,四输入左移移位寄存器和D触发器作为底层设计,顶层的CRC码生成电路采用原理图设计输入方式。
CRC码校验电路的整体设计包含触发器和异或门CR码的译码过程分为三步:
第一步,计算接受到代码的校正子;第二步,根据校正子找出相应错误模式;第三步,将错误模式与接受到的代码进行异或,即得码字的译码输出。
采用硬件描述语言进行电路设计并实现表1.1和表1.2中给定的功能,程序经编译、调试后形成*.bit文件并下载到XCV200可编程逻辑芯片中,经硬件测试验证设计的正确性。
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
2.1CRC码生成与校验顶层方案图的设计与实现
CRC码生成与校验的顶层方案图实现生成电路的逻辑功能,采用原理图设计输入方式完成,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
CRC码生成顶层图形文件主要由一个左移移位寄存器(SR4CLE)和模2除法器模块组装而成的一个完整的设计实体。
CRC码校验顶层图形文件主要由D触发器和异或门(XOR2)构成。
由可利用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和图2.2所示。
图2.1CRC码生成电路顶层电路结构
图2.2CRC码校验电路顶层电路结构
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可编程逻辑芯片。
(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
P213
G0
P100
G1
P101
G2
P102
G3
P103
Z0
P152
Z1
P178
Z2
P184
Z3
P185
Z4
P203
Z5
P111
Z6
P110
A1
P99
A2
P107
A3
P108
A4
P109
T
P124
CRC码生成电路实现的功能如表1.1所示,设计的电路应实现表1.1中给定的功能。
表2.1信号和芯片引脚对应关系
CRC码生成电路功能表
表1。
1
A[3:
0]
1100
G[3:
0]
1011
Z[7:
0]
1100010
2.2功能模块的设计与实现
2.2.1模2除法器模块的设计与实现
模2除法器模块是以T触发器和异或门为基础而实现。
(1)创建模块电路图
图2。
3模2除模块
2.2.2CRC码校验电路模块的设计与实现
(1)CRC码纠错模式如下表:
M(x)=1100G(x)=1011
A1A2A3A4A5A6A7
余数
出错位
正确
1100010
000
无
错误
1100011
001
7
错误
1100000
010
6
错误
1100110
100
5
错误
1101010
011
4
错误
1110010
110
3
错误
1000010
111
2
错误
0100010
101
1
(2)创建模块电路图
见图2.2已经说明了CRC码校验电路顶层电路的结构。
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
输入信号
输入信号
输出信号
输出信号
CP
G1G2G3G4
A1A2A3A4
Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6
P1P2P3P4P5P6P7
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
表2.3仿真数据结果
输入信号
输入信号
输入信号
输出信号
CP
A1A2A3A4
G0G1G2G3
Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6
01
0011
1101
0100011
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生成部分功能仿真波形结果
(2)功能仿真结果与分析
表2.4仿真数据结果
输入信号
输入信号
输入信号
输入信号
输出信号
输出信号
CLK
VCC
G1G2G3G4
A1A2A3A4
Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6
P1P2P3P4P5P6P7
01
1
1101
0011
0100011
0100011
图2.3校验部分功能仿真波形结果
第3章编程下载与硬件测试
3.1编程下载
利用Xilinxfoundationf3,1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。
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,得到如下表其对应关系如表3.1所示。
表3.1XCV200实验板信号对应关系
XCV200芯片引脚信号
XCV200实验板
A[3:
0]
A0:
3
CLK
CLOCK
G0
A4
G1
A5
G2
A6
G3
A7
Z[6:
0]
B[6:
0]
硬件测试后结果如下表示所示:
表3.2
输入信号
输出信号
A[3:
0]
1100
G[3:
0]
1011
Z[6:
0]
1100010
对表3.2与表1.1的内容进行对比,可以看出硬件测试结果是正确的,说明电路设计完全正确。
参考文献
[1]胡越明,计算机组成与设计[M].北京:
科学出版社,2006
[2]张振荣,王毅平.VHDL编程与仿真[M].北京:
北京邮电大学出版社,2005
[3]王炜.计算机组成与设计实验教程[M].北京:
科学出版社,2006
[4]江国强,EDA技术与应用,北京:
电子工业出版社,2004
[5]黄继业,EDA技术实用教程,北京:
科学出版社,2002
[6]江国强,现代数字逻辑电路,北京:
电子工业出版社,2002
[7]刘绍汉林灶生,芯片设计,北京:
北京航空航天大学出版社,2006
课程设计总结:
这次课程设计使我对我自己的设计实验内容有了更多的理解,如果不是这次实验,那我还停留在原地,没有进步。
这些进步来自对错误的理解和解决。
一开始是对CRC码的认识存在误区,没有真正认识CRC码的生成过程,通过查教材和辅导书我明白了它是可以由信息码和余数多项式合成的。
还有对芯片的制作与封装。
封装是老师要求的重点,开始我并不在意,后来电路图的连线越来越多,才认识封装的重要性。
由于设计的电路在仿真方面总是出问题,后来通过对每一个部分做仿真,才找出错误,我想今后我不会再犯这样的错误了。
通过此次设计我不仅理解了CRC码的生成与校验,而且锻炼了动手的能力,让我觉得自己的动手能力有待提高,对自己有了清楚的认识。
在假期我会加倍努力,提高自己的能力。
指导教师评语:
指导教师(签字):
年月日
课程设计总结:
这次课程设计使我对我自己的设计实验内容有了更多的理解,如果不是这次实验,那我还停留在原地,没有进步。
这些进步来自对错误的理解和解决。
一开始是对CRC码的认识存在误区,没有真正认识CRC码的生成过程,通过查教材和辅导书我明白了它是可以由信息码和余数多项式合成的。
还有对芯片的制作与封装。
封装是老师要求的重点,开始我并不在意,后来电路图的连线越来越多,才认识封装的重要性。
由于设计的电路在仿真方面总是出问题,后来通过对每一个部分做仿真,才找出错误,我想今后我不会再犯这样的错误了。
通过此次设计我不仅理解了CRC码的生成与校验,而且锻炼了动手的能力,让我觉得自己的动手能力有待提高,对自己有了清楚的认识。
在假期我会加倍努力,提高自己的能力。
指导教师评语:
指导教师(签字):
年月日
课程设计总结:
这次课程设计使我对我自己的设计实验内容有了更多的理解,如果不是这次实验,那我还停留在原地,没有进步。
这些进步来自对错误的理解和解决。
一开始是对CRC码的认识存在误区,没有真正认识CRC码的生成过程,通过查教材和辅导书我明白了它是可以由信息码和余数多项式合成的。
还有对芯片的制作与封装。
封装是老师要求的重点,开始我并不在意,后来电路图的连线越来越多,才认识封装的重要性。
由于设计的电路在仿真方面总是出问题,后来通过对每一个部分做仿真,才找出错误,我想今后我不会再犯这样的错误了。
通过此次设计我不仅理解了CRC码的生成与校验,而且锻炼了动手的能力,让我觉得自己的动手能力有待提高,对自己有了清楚的认识。
在假期我会加倍努力,提高自己的能力。
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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- 组成 原理 CRC
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