数电实验2

实验二海明码校验逻辑实现

实验目的：

1）掌握总线的应用方法；

2）掌握总线出错时发现错误和纠正错误的方法；

3）掌握奇偶校验的原理；

4）掌握海明校验的编码原理及设计，调试方法。

实验原理：

●检错和校错的必要条件

8421码不具备检错能力，这是因为它的最小码距为1，当8421码的码字中有一位出错，而产生的错误代码就有可能是另一个码字，这样，无法判断它是否已出错。一种编码的检错和校错能力与最小码距的关系为：L-1=C+D；

L为码组中的最小码距，C为可校错的位数，D为可检错的位数，且D>=C.

●8421海明校验码

8421海明校验码由8421码加三位校验码组成.设8421码为I1 I2 I3 I4,三位校验码为：P3 P2 P1，则8421码为下列七位代码：

位序7 6 5 4 3 2 1

8421海明码I4 I3 I2 P3 I1 P2 P1

校验码的值由下式确定：

P3=I4 xor I3 xor I2 P2=I4 xor I3 xor I1 P1=I4 xor I2 xor I1

由此可得8421海明码的最小码距为3 ，故可检测并纠正一位错

误。输出时在输出端先求出校验和：

S3= I4 xor I3 xor I2 xor p3 S2= I4 xor I3 xor I1 xor P2

S1= I4 xor I2 xor I1 xor P1

然后判断S3S2S1，如果代码不出错，则S3S2S1=000,否则由S3S2S1构成的二进制数指出出错位数。

实验设计：

1）实验原理图

本实验要用到总线和寄存器，整个电路设计可分为三个部

分：

数据输入部分，造错部分，检错和纠错部分。由此得设计框

图如下：

考察异或门的输入输出特性知，一位输入恒为高电平时可对另一

位进行造错，由于只需对四位信息为造错，故可用一对一法进行造错是电路简单。

由上分析，得电路原理图如下：

2）用GAL芯片实现

3）用VHDL硬件描述语言实现

由于输入输出均为多个，故宜用数组来实现，定义数组如下：

造错部分描述为：

原理图中的3-8译码器可用case语句来实现，如下：

最后纠错为：O <= ERRI XOR YIMA;

VHDL描述如下：

实验波形图如下：

实验小结:

这次实验主要是建立起了总线和使能控制的概念，和实验一相比，本实验中引入了时序逻辑（寄存器）。虽然实验原理不难，但由于是初次使用MAX+plus，所以这次实验花的时间比较多，特别是用原理图实现部分。

通过这次实验，对寄存器和总线结构有了更进一步的理解，同时也学会了MAX+plus的初步使用，对异或门和同或门的输入输出特性也有了更深的了解。