CRC碼生成與效驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)解讀

1、沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱： 計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： CRC 碼生成與效驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)院（系）：計(jì)算機(jī)學(xué)院專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)： 4401102學(xué) 號(hào)： 200403011055姓 名：劉 鵬指導(dǎo)教師：李 平 完成日期： 2006年 12月 31日沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄第1章總體設(shè)計(jì)方案11.1 設(shè)計(jì)原理11.2 設(shè)計(jì)思路21.3 設(shè)計(jì)環(huán)境2第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)方案32.1頂層方案圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 32.1.1創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計(jì)文件 32.1.2器件的選擇與引腳鎖定42.2功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52.2.1模2除模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 52.2.2 CRC效驗(yàn)碼

2、模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 62.3 仿真調(diào)試7第3章 編程下載與硬件測(cè)試 93.1 編程下載'93.2硬件測(cè)試及結(jié)果分析9參考文獻(xiàn)11.附錄（程序清單或電路原理圖） 12-I-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第1章總體設(shè)計(jì)方案第1章總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)原理二進(jìn)制信息位流沿一條線逐位在部件之間或計(jì)算機(jī)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(yàn)碼。應(yīng)用 CRC碼的關(guān)鍵是如何從 k位信息位 簡(jiǎn)便地得到r位效驗(yàn)位，以及如何從 k+r位信息碼判斷是否出錯(cuò)。CRC碼生成：多項(xiàng)式M(x) X3除以生成多項(xiàng)式G(x)所得的r位余數(shù)為效驗(yàn)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(gòu)成了這個(gè)有效信息的CRC碼。(因?yàn)閗=4,所以k-1=3位)CRC碼效驗(yàn)：將收到的循環(huán)效驗(yàn)碼用約定的生成多項(xiàng)式G(x)去除，如果碼字無誤則余數(shù)應(yīng)為0,如果某一位出錯(cuò)，則余數(shù)不為0,不同位數(shù)出錯(cuò)余數(shù)不同。更換不同的待 測(cè)碼字可以證明：余數(shù)與出錯(cuò)位的對(duì)應(yīng)關(guān)系是不變的，只與碼制和生成多項(xiàng)式有 關(guān)，對(duì)于其他碼制或選用其他生成多項(xiàng)式，出錯(cuò)模式將發(fā)生變化。如果循環(huán)碼有一位出錯(cuò)，用 G(x)作模2除將得到一個(gè)不為0的余數(shù)?？赏?過異或門將它糾正后在下一次移位時(shí)送回A7繼續(xù)移滿一個(gè)循環(huán)，就得到一個(gè)糾正后的碼字。M(x)=1100G(x)=1011A1A2A3A

4、4A5A6A7余數(shù)出錯(cuò)位正確1100010000無錯(cuò)誤11000110017錯(cuò)誤11000000106錯(cuò)誤11001101005錯(cuò)誤11010100114錯(cuò)誤11100101103錯(cuò)誤10000101112錯(cuò)誤0 1 0 0 0 1 01 0 11表1.1 CRC碼出錯(cuò)模式1.2設(shè)計(jì)思路本電路的CRC碼的產(chǎn)生與校驗(yàn)由一個(gè)模2除法器電路，異或門，3-8譯碼器 等器件實(shí)現(xiàn)CRC的生成與校驗(yàn)。移位后的信息碼與生成多項(xiàng)式經(jīng)過模 2除法器生成7位CRC碼。校驗(yàn)電路是 移位后的信息碼與生成多項(xiàng)式相除，得到的結(jié)果通過 3-8譯碼器與異或門進(jìn)行校 驗(yàn)，最后與原數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，最后輸出正確的 CRC校驗(yàn)碼。1.3

5、設(shè)計(jì)環(huán)境硬件環(huán)境：偉福COP2000型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀、XCV200實(shí)驗(yàn)板、微 機(jī)； EDA 環(huán)境：Xilinx foundation f3.1 設(shè)計(jì)軟件。-1-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)方案第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)萬案2.1頂層方案圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)CRC碼頂層方案圖采用原理圖設(shè)計(jì)輸入方式，電路實(shí)現(xiàn)基于XCV200可編程 邏輯芯片。在完成原理圖的功能設(shè)計(jì)后，把輸入/輸出信號(hào)安排到XCV200指定的 引腳上去，實(shí)現(xiàn)芯片的引腳鎖定。2.1.1創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計(jì)文件頂層圖形文件主要由一個(gè)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(gè)芯片中的-U21組成的一個(gè)完整的設(shè)計(jì)

6、實(shí)體。可利用 Xilinx foun dation f3.1模塊實(shí)現(xiàn)頂層圖形文件的設(shè)計(jì)，頂層圖形文件結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)-3-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)環(huán)境是基于偉福COP2000型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀和XCV200 實(shí)驗(yàn)板，故采用的目標(biāo)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(hào)安排到

7、Xlinx XCV200芯片指定的引腳上 去，實(shí)現(xiàn)芯片的引腳鎖定，各信號(hào)及 Xlinx XCV200芯片引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 2.1 所示。表2.1信號(hào)和芯片引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系圖形文件中的輸入/輸出信號(hào)XCV200芯片引腳CLOCK213G1100G2101G3102G4103Z0152Z1178Z2184Z3185Z4203Z5111Z6110A199A2107A3108A4109T1124T293T399T4107T5108T6124T7-廠“125VCC95沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)方案2.2功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電路由兩個(gè)模2除法器，七個(gè)異或門，3-8譯碼器三個(gè)模塊構(gòu)成， 實(shí)現(xiàn)CR

8、C碼的生成與校驗(yàn)。2.2.1模2除法器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)模2除由四個(gè)異或門和四個(gè)T觸發(fā)器構(gòu)成，C,G1,G2,G3,G4為輸入，ZO, Z1，Z2為輸出，其設(shè)計(jì)過程如下。(1)創(chuàng)建模塊電路圖fTC(2)功能仿真對(duì)創(chuàng)建的的模2除法器進(jìn)行功能仿真，可用 Xilinx foundation f3.1對(duì)模塊實(shí)現(xiàn)2.2.2 CRC碼校驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本電路由一個(gè)模2除法器電路，3-8譯碼器，七個(gè)異或門組成。（1）創(chuàng)建模塊電路圖朋Al N(2)功能仿真對(duì)創(chuàng)建的的總線輸出進(jìn)行功能仿真，可用Xili nx fou ndation f3.1對(duì)模塊實(shí)現(xiàn)2.3仿真調(diào)試仿真調(diào)試主要驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路邏輯功能、時(shí)序的正確性，

9、本設(shè)計(jì)中主要采用功 能仿真方法對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真。(1)建立仿真波形文件及仿真信號(hào)選擇功能仿真時(shí)，首先建立仿真波形文件，選擇仿真信號(hào)，對(duì)選定的輸入信號(hào)設(shè)置參數(shù)，選定的仿真信號(hào)和設(shè)置的參數(shù)如表2.2所示輸入 信號(hào)輸入信 號(hào)輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)CLKVCCG1G2G3G4A1 A2 A3 A4Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6T1T2T3T4T5T6T70 11110 10 0 11表2.2仿真信號(hào)選擇和參數(shù)設(shè)置(2)功能仿真結(jié)果與分析功能仿真波形結(jié)果如圖2.2所示，仿真數(shù)據(jù)結(jié)果如表2.3所示。對(duì)表2.3與表1.1的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，可以看出功能仿真結(jié)果是正確的，進(jìn)而說明電路設(shè)計(jì)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(jié)果輸入 信號(hào)輸入信 號(hào)輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)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(jié)果-9-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第3章編程下載與硬件測(cè)試編程下載與硬件測(cè)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(shí)驗(yàn)板 的XCV200可編程邏輯芯片中。3.2硬件測(cè)試及結(jié)果分析利用XCV

12、200實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行硬件功能測(cè)試。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.1所示。表3.1 XCV200實(shí)驗(yàn)板信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系禾U用表2.2中的輸入?yún)?shù)作為輸入數(shù)據(jù)，逐個(gè)測(cè)試輸出結(jié)果，即用XCV200實(shí)驗(yàn)板的開關(guān)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(hào)XCV200實(shí)驗(yàn)板XCV200實(shí)驗(yàn)板AK0:5A0CLKCLOCKA2GOK0:1A3G1K0:2A4G2K0:3A5G3K0:4A6沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告第3章編程下載與硬件測(cè)試硬件測(cè)試后結(jié)果如圖3.1示輸入信號(hào)輸出信號(hào)K0:8A0A1A2A3A4A5A611100000001100001101100000101100

13、0001011000001011-#-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1曹昕燕 EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M .北京：清華大學(xué)出版社，20062范延濱.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理、接口與 EDA設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京：北京郵電大學(xué) 出版社，20063王愛英.計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)（第4版）M.北京：清華大學(xué)出版社，20064王愛英.計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)（第2版）m.北京：清華大學(xué)出版社，2000 江國(guó)強(qiáng)，EDA技術(shù)與應(yīng)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(shè)計(jì)M西安，西安電科 技大學(xué)出版社，19997莊鎮(zhèn)泉 胡慶生，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化M北京，科學(xué)出版社，2000-#-沈陽航空工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告附錄附 錄（電路原理圖）課程設(shè)計(jì)總結(jié)：主要從以下幾方面總結(jié)：1 設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及采用的解決方法；2設(shè)計(jì)達(dá)到的目的；3.感受。這次課設(shè)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(fèi)了很多時(shí)間還沒什么進(jìn)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(shè)計(jì)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