CRC编码的Simulink仿真实现参考模板

1、目录第一章 设计要求求.21.1基本要求.21.2提高要求.21.3功能需求.2 第二章 系统的组成及工作原理.32.1系统组成.32.2 CRC编码原理.32.3 通用CRC编码器.32.4 CRCN编码器.3 2.5 CRC检测器(CRCN检测器).4第三章 概要设计.53.1 系统层次结构图.53.2 方案的比较.5第四章 详细设计.6 4.1 仿真模型图.64.2 各个模块的功能及参数设置.6第五章 调试及测试结果与分析.125.1功能调试.125.2、问题发现及解决.13第六章 设计总结.14 参考文献.15 附录1.16 附录2.17 1 / 22 第一章 设计要求1.1、设计要求

2、 （1）对输入数据帧，进行CRC编码。根据数据帧长度，选择适当长度的CRC编码器。观察编码前后的波形。（2）掌握CRC生成多项式、 系统码等概念。（3）掌握SIMULINK仿真参数的设置方法。1.2提高要求 从误码率的角度考虑如何根据数据帧长度选择合适的长度的CRC编码器。1.3功能需求 实现CRC编码以及检测过程，并且在示波器上显示波形。第二章 系统组成及设计原理2.1、系统组成 本系统由信源编码部分，信道部分，信宿检测部分组只要组成2.2、CRC编码原理在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码又叫（N，K）码。对于一个给定的（N，K）码，可以证明存在一个最高次幂

3、为N-K=R的多项式G(x)。根据G(x)可以生成K位信息的校验码，而G(X)叫做这个CRC码的生成多项式。 校验码的具体生成过程为：假设发送信息用信息多项式M(X)表示，将C(x)左移R位，则可表示成M(x)*2R，这样C(x)的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。通过M(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码。2.3、通用CRC编码器通用CRC编码器根据输入的一帧数据计算得到这帧数据的循环冗余码，并且把这个循环冗余码附加到帧数据后面，形成输出数据流。如果通用CRC编码器的输人数据的帧长度等于凡，生成多项式的最高次数等于r，对每帧数据产生k个校验和(CHECKSUM)，则CR

4、C编码器的工作流程如下：(1)把输入的一帧数据等分成k个部分，每个部分的长度是nk；(2)在每个部分的数据 。后面添加r个二进制位(并且这r个二进制位的数值等于通用CRC编码器的初始状态)，得到二进制序列S ；(3)计算5 的循环冗余码Ci；(4)把循环冗余码Ci添加到Wi的后面，得到二进制序列；(5)把所有的序列连接起来形成数据帧。2.4、CRCN编码器CRCN编码器(CRCN Generator)计算每一个输入信号帧的循环冗余码(CRC)，并把计算得到的循环冗余码附加到输入帧的末尾。CRCN编码器是通用CRC编码器的简化，它的工作方式与通用CRC编码器类似，但是它提供了若干个经常使用的生成

5、多项式，就表示这些生成多项式的最高次数。2.5、CRC检测器(CRCN检测器)与通用CRC生成器、CRCN生成器相对应，CRC检测器也有两种：即通用户CRC检测器与CRC一检测器。这两种检测器具有相同的工作原理，它们首先从接收到的二进制序列中分离出信息序列和CRC，然后根据接收端的信息序列重新计算CRC。如果重新计算得到的CRC与接收到的CRC相等，则认为接收序列是正确的；否则，则认为接收序列存在着传输错误。第三章 概要设计3.1、系统层次结构图 生成二进制序列进行CRC编码信道传播进行CRC检测计算误码率选择合适长度的成多项式是误码率最小3.2、方案的比较方案一：使用Simulink自带的模

6、块进行搭配，设置参数并仿真CRC码的仿真模型主要由Bernoulli BinaryGenerator(贝努利二进制序列生成器模块)，CRCN Generator(CRCN生成器)和CRCN Syndrome Detector(CRCN检测器)等模块组成。通过设计各个模块的参数就可以得到仿真结果。方案二：使用C语言编写S函数并进行仿真。通过Simulink中的S函数也可以得到同样的仿真结果。与CRC码仿真实现对应的是一个离散状态的s函数，其输入模块为Bernoulli BinaryGnerator模块，通过S函数模块仿真后也能得到结果。但是相比较而言,方案二过程过于复杂，编写代码也容易出错，而方

7、案一简单明了，调试方便，所以选择的方案一来进行仿真。第四章 详细设计4.1、仿真模型图仿真模型图如图4-1图4 14.2、各个模块的功能及参数设置 （1）Bernoulli BinaryGenerator(贝努利二进制序列生成器模块) 图42Bernoulli BinaryGenerator是一个二进制序列发生器，如图4-2所示。Probabolity of a zero设置序列中出现0的概率，这里设置为0.3。Samples per frame设置帧的长度。（2）CRC-N Generator(CRC编码器)CRC-N Generator是用来对输入帧进行CRC编码的，如图4-3所示。图43

8、 CRC-N Method是用来设置生成多项式的，这里有6种生成多项式，如表4-1所示 表4-1在本次设计中采用CRC-32模式，其生成多项式对应二进制序列为1000000100110000010001110110110111。 （3）复数转换模块该模块如图4-4所示图4 4这个模块是用来将实数转换成虚部为0的复数，由于瑞利信道只能输入复数，所以需要添加这个模块。（4）多径瑞利衰减信道模块该模块如图4-5所示图4 5 该模块是用来实现信号的多径瑞利衰减仿真，他的输入信号是帧的复数形式。其参数设置如图4-6图46Doppler frequency(Hz)：多普勒频移Sample time:抽样间

9、隔Delay vector：时延向量Gain vector：增益向量 （5）矩阵螺旋解交织器 该模块如图4-7所示图47 该模块能将实数序列转换成1列多行的矩阵，其参数设置如图4-8 图48（6）CRC-N检测器CRC-N检测器如图4-9所示 图49该模块是用来CRC解码的，并且能计算是否出错了。设置参数方法跟CRC-N编码器相同（7）vector scope示波器该模块用来显示编码前后波形 如图4-10所示 图410 （8）错误率统计模块 该模块从发射端和接收端分别接受数据并进行比较，得出误码率。 该模块如图4-11所示 图411 其参数设置如图4-12图412（9）选择器selector

10、该模块用来选择从错误率统计模块输出的3个数据中的第一个（三个数据分别是：误码率，错误码元数，总码元数）如图4-13所示图413 第五章 调试及测试结果与分析在整个制作过程中，首先是弄清楚各个模块的功能以及参数的设置方法 ，布置好各个模块的位置，然后进行连接接。再进行参数设置，进行仿真和调试。51功能调试 按下运行，等仿真结束，观察示波器波形，然后计算CRC编码，看是否与示波器波形相同。示波器波形如图5-10 图5-1 从图5-1可以看出输入为101101111001111111001101110101110110010000111111CRC-N编码器选用的是CRC-32 即生成多项式对应二进

11、制代码为1000000100110000010001110110110111经过计算所得校验位1101010100110111101101001001100所得CRC编码为1011011110011111110011011101011101100100001111111101010100110111101101001001100跟图示相同说明仿真过程完全正确。5.2、问题发现及解决调试过程中瑞利信道报错，查了资料，发现锐瑞利信道的输入输出必须是复数，在瑞利信道输入端接上一个复数转换模块，将输入实数转换成虚部为0的复数后问题得到解决。调试过程中又发现误码率非常高，通过查资料和请教老师，发现这是又

12、由延迟造成的。然后在信源和信宿分别连接一个To Worksapce模块，再在示波器显示，观察延迟，并且在错误率统计模块修改延迟，然后再一次仿真，控制误码率在0.4左右，问题得到了解决。第六章 设计总结本次课程设计，学会了Simulink仿真工具的基本使用方法以及调试方法，并且初步了解了Simulink的模块，同时还了解了S函数的编程方法。在本次设计中，完成了CRC编码以及检测的要求，而且了解了系统码、线性编组码的定义，对设计中所用到的模块有了深刻的了解，尤其是CRC编码器和CRC检测器的工作原理，同时也了解了各个模块的设置要求以及输入输出数据的要求，总的来说这次设计圆满完成了。但是不可否认在本

13、设计中还是存在很多问题，Vector scope只能显示幅度不能显示时间和频率；误码率还是比较高（查资料显示使用瑞利信道误码率都很大）；生成的多项式只能有6种模式，这个问题如果使用通用CRC编码器能得到解决。 本次实验前，用使用Simulink进行多次仿真，在仿真过程中发现问题分析原因后，及时修改设计方案，修改电路中的各项参。但仿真的环境与实际情况还是存在出入，因而在使用中，还要完善方案参考文献：1.樊昌信 曹丽娜等. 通信原理（第6版） M. 北京：国防工业出版社，2008 2.张森 张正亮等 Marlab仿真技术与实例应用教程. 北京：机械工业出版社，20043.邓华等 Matlab通信仿

14、真及应用实力详解.北京：人民邮电出版社，2003 附录1：仿真电路图附录2：S函数代码functionsys，x0，str，ts=crcfunc(t，x，u，flag)0A定义S函数m=1 1 0 1 0 1 0 1； 消息对应的二进制序列G=1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1； 生成多项式G( )=+ 5+ +I对应的二进制序列switch flag，0A根据flag的值进行不同的S函数操作case 0sys，xO，str，ts=mdllnitializeSizes(m，G)；case 2sys=mdlUpdate(t，x，u，m，G)；case 3sys=m

15、dlOutputs(t，x，u，m，G)；case1，4，9sys=；otherwiseerror(unhandled flag=，num2str(flag)；endfunctionsys，x0，sir，t8=mdllnitializeSizes(m，G)0A初始化S函数sizes=simsizes；sizesNumContStates=0：sizesNumDiscStates=1；sizesNumOutputs=1；sizesNumInputs=1；sizesDirFeedthrough=1；sizesNumSampleTimes=1；sys=simsizes(sizes)；xO=ones(

16、2，1)；str=；ts=1 0；for i=1：24if(i=8)M(i)=m(i)；elseM(i)=0； 在消息后面补16个零endendR=M(i)l l G(i) 将M与G进行模2运算，相当于异或运算function sys=mdlUpdates(t，X，U，m，G) 更新离散状态sys=R；function sys=mdlOutputs(t，X，U。m。G) 计算输出结果sys= R；付：外文翻译 电火花加工 电火花加工法对加工超韧性的导电材料（如新的太空合金）特别有价值。这些金属很难用常规方法加工，用常规的切削刀具不可能加工极其复杂的形状，电火花加工使之变得相对简单了。在金属切削

17、工业中，这种加工方法正不断寻找新的应用领域。塑料工业已广泛使用这种方法，如在钢制模具上加工几乎是任何形状的模腔。 电火花加工法是一种受控制的金属切削技术，它使用电火花切除（侵蚀）工件上的多余金属，工件在切削后的形状与刀具（电极）相反。切削刀具用导电材料（通常是碳）制造。电极形状与所需型腔想匹配。工件与电极都浸在不导电的液体里，这种液体通常是轻润滑油。它应当是点的不良导体或绝缘体。 用伺服机构是电极和工件间的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的间隙，以阻止他们相互接触。频率为20000Hz左右的低电压大电流的直流电加到电极上，这些电脉冲引起火花，跳过电极与工件的见的不导电的液

18、体间隙。在火花冲击的局部区域，产生了大量的热量，金属融化了，从工件表面喷出融化金属的小粒子。不断循环着的不导电的液体，将侵蚀下来的金属粒子带走，同时也有助于驱散火花产生的热量。 在最近几年，电火花加工的主要进步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金属切除率时，表面粗糙度可达24vin.(0.050.10vin)。用高的金属切除率如高达15in3/h(245.8cm3/h)时，表面粗糙度为1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的类型，决定了能使用的安培数,电容,频率和电压值。快速切除金属（粗切削）时，用大电流,低频率,高电容和最小的间隙电压。缓慢切除金属（精切削）和需获得高的表面光洁度

19、时，用小电流,高频率,低电容和最高的间隙电压。 与常规机加工方法相比，电火花加工有许多优点。 1 . 不论硬度高低，只要是导电材料都能对其进行切削。对用常规方法极难切削的硬质合金和超韧性的太空合金，电火化加工特别有价值。 2 . 工件可在淬火状态下加工，因克服了由淬火引起的变形问题。 3 . 很容易将断在工件中的丝锥和钻头除。 4 . 由于刀具（电极）从未与工件接触过，故工件中不会产生应力。 5 . 加工出的零件无毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且无毛刺。 7 . 对许多类型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .随着金属的切除，伺服机构使电极自动向工件进给。 9 .一个人可同时操作几台

20、电火花加工机床。 10.能相对容易地从实心坯料上，加工出常规方法不可能加工出来的极复杂的形状。 11.能用较低价格加工出较好的模具。12.可用冲头作电极，在阴模板上复制其形状，并留有必须的间隙。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These meta

21、ls would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding further applications in the metal-cutting industry. It

22、 is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting to

23、ol or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielectric fluid, which is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should b

24、e a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with each other. A direct current of low voltage and high amperage is delivered to the el

25、ectrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal melts and a small particle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece

26、 . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.In the last few years, major advances have been made with regard to the surface finishes that can be produced. With the low metal rem

27、oval rates, surface finishes of 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced.The type of finish required determines the number of amperes which can be used, the capacitance, frequency, and the voltage setting. For fast metal remova

28、l (roughing cuts), high amperage, low frequency, high capacitance, and minimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and good surface finish, low amperage, high frequency, low capacitance, and the highest gap voltage are required.Electrical discharge machining has many advantages over conventional machining processes.1. Any material that is electrically conductive can be cut, regardless of its hardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertough space-age alloys that are extremely difficult to cut by c