CRC码生成与效验电路的设计解读

1、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 码生成与效验电路的设计院（系）：计算机学院专 业：计算机科学与技术班 级： 4401102学 号： 200403011055姓 名：刘 鹏指导教师：李 平 完成日期： 2006年 12月 31日沈阳航空工业学院课程设计报告目 录第1章总体设计方案11.1 设计原理11.2 设计思路21.3 设计环境2第2章详细设计方案32.1顶层方案图的设计与实现 32.1.1创建顶层图形设计文件 32.1.2器件的选择与引脚锁定42.2功能模块的设计与实现52.2.1模2除模块的设计与实现 52.2.2 CRC效验码

2、模块的设计与实现 62.3 仿真调试7第3章 编程下载与硬件测试 93.1 编程下载'93.2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-I-沈阳航空工业学院课程设计报告第1章总体设计方案第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 叶1位)。

3、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)=1011A1A2A3A

4、4A5A6A7余数出错位正确1100010000无错误11000110017错误11000000106错误11001101005错误11010100114错误11100101103错误10000101112错误0 1 0 0 0 1 01 0 11表1.1 CRC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

5、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：Xilinx foundation f3.1 设计软件。-1-沈阳航空工业学院课程设计报告第2章详细设计方案第2章详细设计万案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

6、实体。可利用 Xilinx foun dation f3.1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。1IMI1IMI1IMI1厂DIFAlDI?AlDIFAlD?AlDIFAlD?Al0?Al1-I1-I131Z1j£CLK127Z图2.1 CRC码顶层图形文件结构-3-沈阳航空工业学院课程设计报告第2章详细设计方案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 刈nx XCV200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

7、Xlinx XCV200芯片指定的引脚上 去，实现芯片的引脚锁定，各信号及 Xlinx XCV200芯片引脚对应关系如表 2.1 所示。表2.1信号和芯片引脚对应关系图形文件中的输入/输出信号XCV200芯片引脚CLOCK213G1100G2101G3102G4103Z0152Z1178Z2184Z3185Z4203Z5111Z6110A199A2107A3108A4109T1124T293T399T4107T5108T6124T7-厂“125VCC95沈阳航空工业学院课程设计报告第2章详细设计方案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CR

8、C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，ZO, Z1，Z2为输出，其设计过程如下。(1)创建模块电路图fTC(2)功能仿真对创建的的模2除法器进行功能仿真，可用 Xilinx foundation f3.1对模块实现2.2.2 CRC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。（1）创建模块电路图朋Al N(2)功能仿真对创建的的总线输出进行功能仿真，可用Xili nx fou ndation f3.1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，

9、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 号输入信号输入信号输出信号输出信号CLKVCCG1G2G3G4A1 A2 A3 A4Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6T1T2T3T4T5T6T70 11110 10 0 11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。U.

10、IMiUUEl inlOUUCa IJ.IX. .ILL . « UZb IX. .U. . a Ui 产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图2.2功能仿真波形结果输入 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仿真数据结果-9-沈阳航空工业学院课程设计报告第3章编程下载与硬件测试编程下载与硬件测试3.1编程下载利用Xilinx ISE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XCV

12、200实验板进行硬件功能测试。其对应关系如表3.1所示。表3.1 XCV200实验板信号对应关系禾U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XCV200实验板AK0:5A0CLKCLOCKA2GOK0:1A3G1K0:2A4G2K0:3A5G3K0:4A6沈阳航空工业学院课程设计报告第3章编程下载与硬件测试硬件测试后结果如图3.1示输入信号输出信号K0:8A0A1A2A3A4A5A611100000001100001101100000101100

13、0001011000001011-#-沈阳航空工业学院课程设计报告参考文献参考文献1曹昕燕 EDA技术实验与课程设计M .北京：清华大学出版社，20062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，20063王爱英.计算机组成与结构（第4版）M.北京：清华大学出版社，20064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 江国强，EDA技术与应用M北京：电子工业出版社，20046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，19997庄镇泉 胡庆生，电子设计自动化M北京，科学出版社，2000-#-沈阳航空工业学院课程设计报告附录附 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