基于FPGA的循環(huán)碼編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、年第期福建電腦基于的循環(huán)碼編碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)徐進(jìn)，（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系江蘇蘇州蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院江蘇蘇州）摘要】【：本文從循環(huán)碼（）的特點(diǎn)出發(fā)，討論了循環(huán)碼的編碼方法，并以（，）循環(huán)碼為例分析了其編碼過(guò)程，給出了編碼原理方框圖，并且用語(yǔ)言加以實(shí)現(xiàn)，并分析了在下的循環(huán)碼的特性。信息位、監(jiān)督位、生成多項(xiàng)式、關(guān)鍵字】【：循環(huán)碼、引言二進(jìn)制信息位流沿一條線(xiàn)逐位在部件或計(jì)算機(jī)之間傳送稱(chēng)為串行傳送，循環(huán)碼（碼）可以發(fā)現(xiàn)并糾正信息存儲(chǔ)或傳送過(guò)程中連續(xù)出現(xiàn)的多位錯(cuò)誤，因此在磁介質(zhì)存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)通信方面得到廣泛應(yīng)用。循環(huán)碼是線(xiàn)性分組碼中最主要、最常用的一種。循環(huán)碼是線(xiàn)性分組碼的一個(gè)重要子集，是目前研究得

2、最成熟的一類(lèi)碼。它有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，這些性質(zhì)有助于按所要求的糾錯(cuò)能力系統(tǒng)地構(gòu)造這類(lèi)碼，且易于實(shí)現(xiàn)；同時(shí)循環(huán)碼的性能也較好，具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。循環(huán)碼除了具有線(xiàn)性碼的一般性質(zhì)外，還具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任一碼組循環(huán)一位（將最右端的碼元移至左端，或反之）以后，仍為該碼中一個(gè)碼組。循環(huán)碼是在嚴(yán)密的代數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。這種碼的編碼和解碼都不太復(fù)雜，且檢（糾）錯(cuò)的能力較強(qiáng)，目前在理論上和實(shí)踐上都有了較大的發(fā)展。循環(huán)碼的特點(diǎn)循環(huán)碼具有兩個(gè)最主要的特點(diǎn)：（）可以用反饋線(xiàn)性移位寄存器很容易地實(shí)現(xiàn)其編碼和伴隨子計(jì)算；（）可以根據(jù)它本身固有的許多代數(shù)結(jié)構(gòu)找到各種簡(jiǎn)單實(shí)用的譯碼方法。循環(huán)碼（碼）一

3、般是指位信息碼之后拼接位校驗(yàn)碼。應(yīng)用碼的關(guān)鍵是如何從位信息位簡(jiǎn)便地得到的位校驗(yàn)位（編碼），以及如何從位信息碼判斷是否出錯(cuò)。表給出一種（，）循環(huán)碼的全部碼組，在表中可以直觀地看出這種碼的循環(huán)性。例如，表中的第碼組向右移一位即得到第碼組；第碼組向右移一位即得到第碼組。其中（）為信息碼元置為高位后整除生成多項(xiàng)式的余式，它正好對(duì)應(yīng)于校驗(yàn)序列。因此對(duì)應(yīng)的輸出碼字為：（），其中最右邊的位是信息元。循環(huán)碼編碼器的結(jié)構(gòu)可用圖所示的框圖表示。圖碼編碼器的結(jié)構(gòu)圖循環(huán)碼編碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在編碼時(shí)，首先需要根據(jù)給定循環(huán)碼的參數(shù)確定生成多項(xiàng)式（），也就是從的因子中選一個(gè)（）次多項(xiàng)式作為（）；然后，利用循環(huán)碼的編碼特點(diǎn)，即

4、所有循環(huán)碼多項(xiàng)式（）都可以被（）整除，來(lái)定義生成多項(xiàng)式（）。根據(jù)上述原理可以得到一個(gè)較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)循環(huán)碼編碼方法：設(shè)要產(chǎn)生（，）循環(huán)碼，（）表示信息多項(xiàng)式，則其次數(shù)必小于，而的次數(shù)必小于，用除以（），可得余數(shù)（），（）的次數(shù)必小于（），將（）加到信息位后作監(jiān)督位，就得到了系統(tǒng)循環(huán)碼。下面就將以上各步以（，）循環(huán)碼為例給出設(shè)計(jì)步驟。第一步：級(jí)位移寄存器初值為，這時(shí)門(mén)選通，信息組以，的次序分兩路輸入，一路直接輸出，另一路送入（）除法電路。另一路則將全第二步：經(jīng)過(guò)次移位后，信息組全部輸出。部信息元送入除法電路，并完成除法運(yùn)算，這時(shí)移位寄存器中的狀態(tài)就是碼的監(jiān)督元（，）。第三步：輸出開(kāi)關(guān)倒向第二個(gè)支路，

5、經(jīng)次移位后，移位器依次輸出編碼碼字。第四步：重復(fù)上述過(guò)程進(jìn)行下一組信息碼元編碼。根據(jù)以上思路，（，）編碼器源代碼如下。其中輸入和輸出碼元均采用并行方式。其源代碼如下所示：；（：（）；：（）；：）；，：；（）；初始化（）（）；（）；表（，）循環(huán)碼的全部碼組循環(huán)碼的編碼方法循環(huán)碼通常采用碼多項(xiàng)式描述，假設(shè)（，）循環(huán)碼的碼字為（），就可用（）表示。特別是用（）表示前位皆為的碼組，稱(chēng)為生成多項(xiàng)式。由循環(huán)碼的性質(zhì)可知，循環(huán)碼對(duì)生成矩陣可由碼對(duì)生成多項(xiàng)式（）及其循環(huán)移位構(gòu)成，（，）循環(huán)碼生成多項(xiàng)式（）（）或（）（），以選為（，）碼的生成多項(xiàng)式，用矩陣表示如下式。（）根據(jù)生成矩陣，就可利用上面介紹的方法設(shè)計(jì)

6、編碼器了。還可以利用循環(huán)碼自身的循環(huán)性，更方便地實(shí)現(xiàn)編碼器。（，）循環(huán)碼為例，若輸入信息碼元為（），則：（）因此，碼多項(xiàng)式為：（）（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)福建電腦年第期表的關(guān)系模型：限于篇幅，本文只介紹設(shè)備管理和預(yù)約實(shí)現(xiàn)中的核心表的邏輯結(jié)構(gòu)。設(shè)備管理模塊中五個(gè)核心表的關(guān)系模式分別如下所示：管理人員表（，），分別表示用戶(hù)，用戶(hù)姓名，用戶(hù)密碼，管理權(quán)限。房間信息表（，），分別表示房間號(hào)，房間編號(hào)，設(shè)備數(shù)量，用戶(hù)。設(shè)備信息表（，），分別表示設(shè)備號(hào)，房間編號(hào)，座位編號(hào)，設(shè)備序列號(hào)，設(shè)備資產(chǎn)編號(hào)，設(shè)備分類(lèi)號(hào)，設(shè)備型號(hào)，當(dāng)前狀態(tài)。設(shè)備問(wèn)題歷史記錄表（，），分別表示問(wèn)題記錄號(hào)，設(shè)備序列號(hào)，問(wèn)題信息，當(dāng)前狀態(tài)

7、，登記出問(wèn)題的時(shí)間。設(shè)備修復(fù)記錄表（，），分別表示修復(fù)記錄號(hào)，設(shè)備序列號(hào)，修復(fù)信息，當(dāng)前狀態(tài)，修復(fù)日期。在預(yù)約管理模塊中，預(yù)約功能是由三個(gè)表即課程表，預(yù)約表，審批表共同關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，且三個(gè)表中的字段相同，情況比較特殊。字段，分別表示星期幾，房間編號(hào)，一二節(jié)大課，三四節(jié)大課，五六節(jié)大課，七八節(jié)大課。依據(jù)高校課程特色，假設(shè)編號(hào)為的房間從周一至周五的課程安排可由如下二維表來(lái)表示，當(dāng)用于課程表的時(shí)候，表示沒(méi)有課，表示有課；當(dāng)用于預(yù)約表的時(shí)候，表示沒(méi)有預(yù)約，表示有預(yù)約；當(dāng)用于審批表的時(shí)候，表示沒(méi)有同意預(yù)約，表示同意預(yù)約。（，）現(xiàn)舉具體例子來(lái)說(shuō)明預(yù)約的實(shí)現(xiàn)，假設(shè)查詢(xún)房間在星期二的第三四節(jié)課是否有預(yù)約成功，具體

8、實(shí)現(xiàn)條件為：課程表中（房間），（星期二）（第三四節(jié)沒(méi)有課）；預(yù)約表中（房間），（星期二）（預(yù)約第三四節(jié)課）；審批表中（房間），（星期二）（同意預(yù)約第三四節(jié)課）則預(yù)約成功。對(duì)應(yīng)的與語(yǔ)句為：查找符合條件的行數(shù)（），）；（）；找到有符合條件的行（）；未找到符合條件的行；結(jié)束語(yǔ)本文介紹了基于的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，使用語(yǔ)言和對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)。通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全程管理，記錄使用，維修直至報(bào)廢的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約功能。它不僅有效的降低了試驗(yàn)管理人員的工作難度及工作量，并使得實(shí)驗(yàn)室的利用率得到大大提高，深受廣大師生的歡迎。參考文獻(xiàn)：盧銀泉，賴(lài)國(guó)明電腦知識(shí)與技術(shù)基于的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的分析與

9、設(shè)計(jì)盧鳳珠，吳勝達(dá)，趙麗華寧波大學(xué)學(xué)報(bào)理工版年月第卷第期基于與模式的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)李舒，陳麗君遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版年第卷第期高校學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)依據(jù)此二維表，可設(shè)計(jì)課程表，預(yù)約表，審批!（上接第頁(yè)）；（）；：（）：（）：結(jié)語(yǔ)從上述的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，循環(huán)碼的編碼器不太復(fù)雜，使用的資源非常少。因?yàn)檠h(huán)碼是在嚴(yán)密的代數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，檢（糾）錯(cuò)的能力較強(qiáng)，目前在理論上和實(shí)踐上都有了較大的發(fā)展。采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)碼的編碼器，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：?jiǎn)我嘞妊h(huán)碼的實(shí)現(xiàn)方法及其在前向糾錯(cuò)中的應(yīng)用石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），（）朱寧，葛元慶，周潤(rùn)德，羊性滋幾種循環(huán)碼識(shí)別電路的分析與設(shè)計(jì)微電子學(xué)，（）技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的探討實(shí)驗(yàn)