循環(huán)冗余校驗(yàn)碼管理論文.doc

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1、學(xué)無止境循環(huán)冗余校驗(yàn)碼管理論文摘要:在CAN網(wǎng)絡(luò)中傳輸攝文時(shí),噪聲干擾或傳輸中斷等因素往往使接收端收到的報(bào)文出現(xiàn)錯(cuò)碼。為了及時(shí)可靠地把報(bào)文傳輸給對方并有效地檢測錯(cuò)誤,需要采用差錯(cuò)控制。詳細(xì)介紹了CAN總線中循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的差錯(cuò)控制原理及其實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:循環(huán)冗余校驗(yàn)差錯(cuò)控制報(bào)文在CAN系統(tǒng)中為保證報(bào)文傳輸?shù)恼_性,需要對通信過程進(jìn)行差錯(cuò)控制。目前常用的方法是反饋重發(fā),即一旦收到接收端發(fā)出的出錯(cuò)信息,發(fā)送端便自動(dòng)重發(fā),此時(shí)的差錯(cuò)控制只需要檢錯(cuò)功能。常用的檢錯(cuò)碼兩類:奇偶校驗(yàn)碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。奇偶校驗(yàn)碼是一種最常見的檢錯(cuò)碼,其實(shí)現(xiàn)方法簡單,但檢錯(cuò)能力較差;循環(huán)

2、冗余校驗(yàn)碼的編碼也很簡單且誤判率低,所以在通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。下面介紹CAN網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(即CRC碼)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。1CRC碼檢錯(cuò)的工作原理CRC碼檢錯(cuò)是將被處理報(bào)文的比特序列當(dāng)作一個(gè)二進(jìn)制多項(xiàng)式A(x)的系數(shù),該系數(shù)除以發(fā)送方和接收方預(yù)先約定好的生成多項(xiàng)式g(x)后,將求得的余數(shù)P(x)作為CRC校驗(yàn)碼附加到原始的報(bào)文上,并一起發(fā)給接收方。接收方用同樣的g(x)去除收到的報(bào)文B(x),如果余數(shù)等于p(x),則傳輸無誤(此時(shí)A(x)和B(x)相同);否則傳輸過程中出錯(cuò),由發(fā)送端重發(fā),重新開始CRC校驗(yàn),直到無誤為止。上述校驗(yàn)過程中有幾點(diǎn)需注

3、意:①在進(jìn)行CRC計(jì)算時(shí),采用二進(jìn)制(模2)運(yùn)算法,即加法不進(jìn)位,減法不借位,其本質(zhì)就是兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行邏輯異或運(yùn)算;②在進(jìn)行CRC計(jì)算前先將發(fā)送報(bào)文所表示的多項(xiàng)式A(x)乘以xn,其中n為生成多項(xiàng)式g(x)的最高冪值。對二進(jìn)制乘法來講,A(x)·xn就是將A(x)左移n位,用來存放余數(shù)p(x),所以實(shí)際發(fā)送的報(bào)文就變?yōu)锳(x)·xn+p(x);③生成多項(xiàng)式g(x)的首位和最后一位的系數(shù)必須為1。圖1為CRC校驗(yàn)的工作過程。4學(xué)無止境目前已經(jīng)有多種生成多項(xiàng)式被列入國際標(biāo)準(zhǔn)中,如:CRC-4、CRC-12、CRC-16、CCITT-16、CRC-32等。CAN總線

4、中采用的生成多項(xiàng)式為g(x)=x15+x14+x10+x8+x7+x4+x3+1??梢钥闯?,CANU叫線中的CRC校驗(yàn)采用的多項(xiàng)式能夠校驗(yàn)七級,比一般CRC校驗(yàn)(CRC-4、CRC-12、CRC-16等)的級數(shù)(二~五級)要高許多,因而它的檢錯(cuò)能力很強(qiáng),誤判率極低,成為提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的有效檢錯(cuò)手段。圖2產(chǎn)生CRC校驗(yàn)碼的硬件電路2CRC碼的電路實(shí)現(xiàn)2.1硬件電路的特點(diǎn)在CAN總線中為了產(chǎn)生CRC碼,硬件電路除了具有復(fù)位和時(shí)鐘信號以外,還需要以下兩個(gè)控制信號的參與:①填充位解除信號destuff,它的有效邏輯值是1;②CRC檢驗(yàn)的使能信號enable,有效邏輯

5、也為1。該硬件電路的特點(diǎn)是采用選擇器和反相器代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)中用的異或門,既實(shí)現(xiàn)了比較功能,又降低了生產(chǎn)成本,同時(shí)也為工程師們提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。2.2硬件電路圖圖2即為實(shí)現(xiàn)CRC碼的硬件電路圖。圖中需要說明的幾點(diǎn)如下:①使能信號和填充位解除信號省略;②crcnxt代表的邏輯值為輸入報(bào)文序列和CRC寄存器的最高位異或的結(jié)果;③標(biāo)號0~14所指示的為15位CRC寄存器,上升沿觸發(fā);④標(biāo)號1~6所指示的為選擇器和反相器的組合邏輯,實(shí)現(xiàn)異或功能,該選擇器的邏輯功能為Y=AB+AC,具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。2.3電路工作過程從以上分析可知:①當(dāng)enable=0時(shí),CRC清

6、0;②當(dāng)enable=1、destuff=1時(shí),進(jìn)行正常CRC計(jì)算;③當(dāng)enable=1而destuff=0時(shí),正在解除填充時(shí),數(shù)據(jù)暫停傳送。在各個(gè)控制信號均有效時(shí),輸入報(bào)文的每一位都是和CRC寄存器的最高位相異和后移入最低位,同時(shí)寄存器的第13、9、7、6、3、2位均和其最高位異或,結(jié)果分別左移一位;其它未進(jìn)行異或操作的寄存器位值也分別左移一位,直到報(bào)文的每一位都移入CRC寄存器為止,此時(shí)寄存器中的值取為計(jì)算得到的CRC碼。4學(xué)無止境如果報(bào)文的比特序列長度為16,則需要左移16次才能對報(bào)文的每一位均進(jìn)行處理。如果以Ck表示CRC寄存器的第k位位值、Ck’’’

7、’表示移位后的第k位位值(k=0,1,2,3……15),則移位規(guī)律見表1。表1移位規(guī)律表C14’’’’=C13rcnxtC13’’’’=12C12’’’’=C11C11’’’’=C10C10’’’’=C9rcnxtC9’’’’=C8C8’’’’=C7rcnxtC7’’’譯通過,同時(shí)在Synopsis上成功進(jìn)行了綜合及優(yōu)化。//用VerilogHDL實(shí)現(xiàn)CRC碼modulecrc(clk,rst,enable,destuff,datain,crc);inputclk;inputrst;inputenable;inputdestuff;inputdatain;ou

8、tput[14:0]crc;reg[1

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