基于FPGA的CRC編解碼器設計說明書

基于FPGA的CRC編解碼器設計說明書,基于,fpga,crc,編解碼器,設計,說明書,仿單 設計開題報告 課題： 基于FPGA的CRC編解碼器的設計 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 指導教師 專業(yè)系主任 撰寫日期  XXXXX  課題名稱：基于FPGA的CRC編解碼器的設計 課題類型： （√） 應用型 （ ） 研究型 1. 本課題的意義(本部分字數(shù)不小于600字) 在高速通信系統(tǒng)中，為了適應速度和通信傳輸?shù)囊?，CRC校驗部分往往都設計為串行輸入的硬件實現(xiàn)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中可靠與快速往往是一對矛盾的詞。若要求快速，則必然使得每個數(shù)據(jù)碼元所占的時間縮短、波形變窄、數(shù)量減少，從而在受到干擾后產(chǎn)生錯誤的可能性增加，傳送信息的可靠性下降。若是要求可靠，則使得傳送信息的可靠性下降。若是要求可靠，則使得傳送消息的速率變慢。因此，如何合理地解決可靠性和速度這一對矛盾，是正確設計一個通信系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。引起傳輸差錯的根本原因是信道內(nèi)存在噪聲及信道傳輸特性不理想造成的碼間串擾。為了盡可能地提供通信的可靠性就需要采用信道編碼技術(shù)，對可能或已經(jīng)出現(xiàn)的差錯進行控制，CRC碼就是其中的一種編碼技術(shù)。 循環(huán)冗余校驗是由分組線性碼的分支而來，其主要應用是二元碼組。編碼簡單而且誤判概率很低，在通信系統(tǒng)中得到廣泛的應用，各種現(xiàn)場總線協(xié)議中的數(shù)據(jù)幀的校驗一般采用這種檢驗方式。 循環(huán)冗余校驗（Cyclic redundancy check,CRC）是一類重要的線性分組碼，因其編碼和解碼的方法簡單、檢錯糾錯能力強而被廣泛應用于許多領(lǐng)域以實現(xiàn)差錯控制。目前已經(jīng)有多種CRC的生成多項式被列為國際標準中，如在數(shù)字通信中使用的CRC-4、CRC-16以及ZIP,RAR,LAN\FDDI,IEEE1394中使用的CRC-32等。數(shù)字通信中的CRC實現(xiàn)主要分為硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)兩類。 近年來迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)改變了基于芯片集成的數(shù)字系統(tǒng)設計理念，在使用FPGA實現(xiàn)復雜數(shù)字系統(tǒng)時，可以利用FPGA的剩余資源實現(xiàn)一些簡單的功能模塊如（UART,CRC等）以替代專用集成電路芯片（ASIC），從而提高系統(tǒng)的集成度。循環(huán)冗余碼CRC校驗技術(shù)廣泛應用于檢測及通信領(lǐng)域，是當前在信源編碼中用來降低誤碼率的有效手段之一。 2. 課題的基本內(nèi)容： CRC碼由兩部分組成，前部分是信息碼，就是需要校驗的信息，后部分是校驗碼。實際的CRC校驗生成是采用二進制模2算法得到的，即加法不進位，減法不借位，是一種異或操作。如果數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有發(fā)生差錯，那么接收端收到的帶CRC校驗比特序列定能被同一生成多項式序列整除，即本設計完成12位信息加5位CRC校驗發(fā)送，接收，有兩個功能模塊構(gòu)成，CRC校驗生成模塊（發(fā)送）和CRC校驗檢錯模塊（接收），采用輸入、輸出都為并行的CRC校驗生成方式。 3. 課題的研究方法、技術(shù)路線、設計（研究）方案： 研究方法：搞清楚CRC碼的原理,分析CRC編碼、解碼電路設計思路.利用VHDL語言設計CRC編解碼器并通過QuartusⅡ仿真平臺進行仿真驗證,最后下載到FPGA芯片實現(xiàn)CRC編解碼電路. 技術(shù)線路：運用CRC編碼的原理，分析CRC的三種算法：比特型算法、查表型算法以及公式法，并進行公示推導，可以得到CRC碼的產(chǎn)生與校驗算法，并利用軟件實現(xiàn)。 設計方案：結(jié)合多數(shù)字信號處理間串行通信的應用，采用標準的CRC碼，設計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，寫入模塊代碼。 4. 課題的效果預測 本課題CRC編解碼器的設計運用FPGA實現(xiàn)時由于內(nèi)部的LUT單元可實現(xiàn)任何4輸入的組合邏輯，故該設計的最大延遲有兩個邏輯門的延遲。編碼器設計無誤，則輸出的循環(huán)碼與計算結(jié)果一致。解碼器輸出為正確信息序列，信號位為低電平，解碼正確，如果輸出為接受信息與輸入信息一致且信息位為高電平則接受誤碼。 5. 畢業(yè)設計（論文）進度計劃 起訖日期 工 作 內(nèi) 容 備 注 3月8日～3月28日 畢業(yè)實習以及畢業(yè)設計的前期工作，完成中文文獻摘要、英文文獻翻譯、實習報告和設計的開題報告 3月29日～4月7日 進行開題陳述和答辯，設計正式開題 4月8日～4月14日 軟件開發(fā)平臺搭建 4月15日～5月10日 CRC工作原理 5月11日～5月24日 用VHDL語言實現(xiàn) 5月25日～6月10日 仿真調(diào)試與優(yōu)化 6月11日～6月20日 撰寫畢業(yè)設計說明書，準備畢業(yè)答辯 6月21日～6月27日 完成畢業(yè)答辯以及設計資料的歸檔工作 6. 開題報告審批意見 指導教師意見： 指導教師（簽字）： 年 月 日 專業(yè)系意見： 專業(yè)系主任（簽字）： 年 月 日 畢業(yè)設計外文翻譯 專業(yè) 電氣工程及其自動化 學生姓名 張志成 班級 電氣115 學號 1110603517 指導教師 周磊 專業(yè)系主任 顧春雷 撰寫日期 2015.3.06  電氣工程學院 5