CRC码生成与校验电路的设计
基于FPGA的CRC校验码生成器设计
基于FPGA的CRC校验码生成器设计今天给大侠带来基于FPGA 的CRC校验码生成器设计，话不多说，上货。
一、概述CRC，即Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验，是一种数字通信中的常用信道编码技术。
其特征是信息段和校验字段的长度可以任意选定。
二、CRC校验的基本原理CRC码是由两部分组成的，前部分是信息码，就是需要校验的信息，后部分是校验码，如果CRC码长共n bit，信息码长k bit，就称为(n,k)码，剩余的r bit即为校验位。
如：(7,3)码：110 1001，前三位110为信息码，1001为校验码。
三、校验码的生成规则1) 将原信息码左移r bit，右侧补零，如 110--> 110 0000；2) 用110 0000除以g(x) (注意，使用的是模2除法，见下文)，得到的余数即为CRC校验码；3) 将校验码续接到信息码的尾部，形成CRC码。
四、关于生成多项式g(x)在产生CRC校验码时，要用到除法运算，一般来说，这是比较麻烦的，因此，把二进制信息预先转换成一定的格式，这就是CRC的多项式表示。
二进制数表示为生成多项式的系数，如下：所有二进制数均被表示为一个多项式，x仅是码元位置的标记，因此我们并不关心x的取值，称之为码多项式。
(我没研究过CRC代数推理过程，没体会到用多项式计算的方便之处，这里要学会的就是给出生成多项式g(x)，能写出对应的二进制即可)常见的生成多项式如下：五、关于模2除法模2运算就是加法不考虑进位，减法不考虑借位。
1）加法运算： 0＋0＝0 0＋1＝1 1＋0＝1 1＋1＝0 例如0101＋0011＝0110，列竖式计算：0 1 0 1＋ 0 0 1 1──────0 1 1 02）减法运算： 0－0＝0 0－1＝1 1－0＝1 1－1＝0 例如0110－0011＝0101，列竖式计算：0 1 1 0－ 0 0 1 1──────0 1 0 13）乘法运算0×0＝0 0×1＝0 1×0＝0 1×1＝1多位二进制模2乘法类似于普通意义上的多位二进制乘法，不同之处在于后者累加中间结果时采用带进位的加法，而模2乘法对中间结果的处理方式采用的是模2加法。
CRC码生成及效验电路设计
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日目录第1章总体设计方案 (1)1.1 设计原理 (1)1.2 设计思路 (2)1.3 设计环境 (2)第2章详细设计方案 (3)2.1 顶层方案图的设计与实现 (3)2.1.1创建顶层图形设计文件 (3)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (4)2.2 功能模块的设计与实现 (5)2.2.1模2除模块的设计与实现 (5)2.2.2 CRC效验码模块的设计与实现 (6)2.3 仿真调试 (7)第3章编程下载与硬件测试 (9)3.1 编程下载 ................................................................................................................ `9 3.2 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)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r+1位）。
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。
CRC编码器的设计
CRC编码器的设计
CRC（循环冗余校验）编码器是一种常用的错误检测编码器，其设计目标是通过增加校验位来提高数据的可靠性，以便在传输过程中检测出错误情况。
1.确定生成多项式：
CRC编码器的核心是一个生成多项式，它用于计算校验位。
生成多项式可以是任意的，在计算中应该选择与通信环境适应的生成多项式。
一般情况下，长度为n的CRC编码器使用n+1位的生成多项式，其中最高位和最低位都是1、生成多项式的选择对于CRC编码的性能有很大的影响，需要进行仔细的考虑和测试。
2.计算校验位：
校验位的计算是CRC编码器的关键步骤。
校验位的计算是通过将数据和生成多项式进行按位异或运算得到的。
具体步骤如下：
-在待发送的数据后面添加n个零（其中n是生成多项式的位数减1），得到新的数据块。
-将新的数据块除以生成多项式，得到的余数就是校验位。
3.添加校验位：
校验位计算完成后，将校验位添加到原始数据中。
校验位通常作为一个帧的最后一个字节。
4.发送数据：
将带有校验位的数据发送给接收端。
CRC编码器的性能可通过几个参数来评估，如最大错误检测能力（可以检测到的最大连续错误的位数）、最小错误检测能力（可以检测到的最小连续错误的位数）等。
这些参数与生成多项式的选择有关，因此在设计CRC编码器时，需要仔细选择生成多项式，以满足通信环境的要求。
总之，CRC编码器是一种常用的错误检测编码器，通过增加校验位来提高数据的可靠性。
设计一个有效的CRC编码器需要确定生成多项式、计算校验位、添加校验位和发送数据等步骤，并注意选择适合的生成多项式来满足通信环境的要求。
crc校验程序设计要求
crc校验程序设计要求一、引言CRC校验是一种常用的数据传输错误检测方法，它通过对数据进行多项式计算，生成一个校验码，接收方在接收到数据后同样进行多项式计算，与发送方生成的校验码进行比较，如果不一致则说明数据传输出现了错误。
本文将介绍CRC校验程序设计要求。
二、CRC校验原理CRC校验的核心原理是通过对数据进行多项式计算来生成一个校验码。
具体过程如下：1. 选择一个固定的多项式G(x)，例如：x^16+x^12+x^5+1。
2. 将要发送的数据D(x)左移G(x)的位数-1位（即在最高位填充0），得到新的数据M(x)。
3. 对M(x)除以G(x)，得到商Q(x)和余数R(x)。
4. 将R(x)作为校验码CRC发送给接收方。
5. 接收方同样将接收到的数据左移G(x)的位数-1位，并对其进行除法运算，得到余数R'(x)。
6. 如果R'(x)=0，则说明没有出现错误；否则说明出现了错误。
三、CRC校验程序设计要求1. 选择合适的多项式：CRC校验中选择合适的多项式非常重要，不同的多项式会影响到检错能力和效率。
一般情况下，多项式的次数越高，检错能力越强，但计算效率越低。
因此，在选择多项式时需要根据具体需求进行权衡。
2. 实现多项式计算：CRC校验中的核心是多项式计算，因此需要实现多项式加法、乘法和除法运算。
在实现时需要注意运算精度和性能问题。
3. 实现数据处理：在进行CRC校验时需要对数据进行处理，包括左移位、填充0等操作。
在实现时需要考虑数据类型和处理逻辑。
4. 实现接收方校验：接收方同样需要对接收到的数据进行CRC校验，因此需要实现接收方的CRC校验程序。
在实现时需要考虑通信协议和数据格式等问题。
四、总结本文介绍了CRC校验的原理及程序设计要求。
在设计CRC校验程序时，需要注意选择合适的多项式、实现多项式计算、实现数据处理和实现接收方校验等问题。
通过合理设计和优化，可以提高CRC校验程序的效率和可靠性。
crc校验码计算电路
crc校验码计算电路CRC校验码计算电路引言：在现代通信系统中，数据的传输无法避免出现误码的情况。
为了保证数据的可靠性，校验码的使用变得至关重要。
CRC（Cyclic Redundancy Check）校验码是一种常用的错误检测码，它通过计算数据的校验值来检测数据在传输过程中是否发生错误。
本文将介绍CRC校验码的原理以及如何实现CRC校验码计算电路。
一、CRC校验码原理CRC校验码是通过将数据按照特定的方式进行计算，得到一个校验值。
发送方在发送数据前，将数据帧与生成多项式进行除法运算，得到余数，然后将余数附加到数据帧的末尾。
接收方在接收到数据后，再次进行除法运算，如果余数为0，则认为数据传输无误。
二、CRC校验码计算电路的实现1. 数据输入与位拆分CRC校验码计算电路首先需要将输入的数据进行位拆分，将数据位拆分为每一位进行处理。
这可以通过移位寄存器实现，每次将输入的数据左移一位，并将最高位取出。
2. 生成多项式的选择生成多项式是CRC校验码计算电路的关键部分，不同的生成多项式会影响校验的可靠性和效率。
常用的生成多项式有CRC-8、CRC-16和CRC-32等。
选择适合实际应用场景的生成多项式很重要。
3. 除法运算CRC校验码计算电路使用的是循环除法运算。
将数据位和生成多项式进行异或运算，然后将结果除以生成多项式，得到余数。
再将余数与下一位数据位进行异或运算，重复上述步骤直到处理完所有数据位。
4. 余数的附加除法运算结束后，将最后得到的余数附加到数据帧的末尾，形成带有校验码的数据帧。
5. 数据传输与接收发送方将带有校验码的数据帧发送给接收方。
接收方将接收到的数据帧与生成多项式进行除法运算，如果余数为0，则认为数据传输无误。
否则，认为数据传输发生错误。
三、CRC校验码计算电路的应用CRC校验码广泛应用于各种通信系统中，如以太网、无线通信、存储系统等。
在以太网中，CRC校验码用于检测数据在链路层传输过程中是否发生错误。
循环冗余校验编解码电路设计实验报告
循环冗余校验编解码电路设计实验报告一、引言循环冗余校验（CRC）是一种常用于检测和校正数据传输错误的技术。
在通信领域，CRC编解码电路是一种重要的硬件设计，用于验证数据传输的准确性。
本实验旨在通过设计循环冗余校验编解码电路，探索其工作原理和实际应用。
二、背景知识1.循环冗余校验原理循环冗余校验利用多项式除法的性质来实现数据校验。
发送端将数据和校验值进行运算得到余数，并将余数附加到数据后一起发送。
接收端通过对接收到的数据进行除法运算，得到的余数判断数据是否正确。
2.CRC编码过程–发送端：将数据进行扩展，加上用于校验的位数，并使用预定的生成多项式进行除法运算得到余数，将余数附加在数据后面发送出去。
–接收端：接收到数据后，再次进行除法运算，得到的余数为0则说明数据传输正确，否则说明存在错误。
3.CRC解码过程–发送端：发送数据和余数。
–接收端：接收数据和余数，使用与发送端一样的生成多项式进行除法运算，得到的余数判断数据是否正确。
三、实验设计与实现1. 实验目的了解循环冗余校验的原理，并通过设计和实现循环冗余校验编解码电路加深对其理解。
2. 实验器材与材料•FPGA开发板：用于搭建实验电路•Vivado软件：用于设计和验证电路•扁平电缆：用于连接FPGA开发板和外部设备3. 实验步骤1.了解所用的生成多项式，确定校验位数和除法运算方式。
2.使用Vivado软件创建工程，选择适合的FPGA开发板型号。
3.设计循环冗余校验编码模块，并使用Verilog语言进行描述。
4.设计循环冗余校验解码模块，并使用Verilog语言进行描述。
5.设计测试模块，用于生成测试数据和验证结果。
6.进行RTL级仿真，验证电路设计的正确性。
7.将设计文件综合、实现和下载到FPGA开发板。
8.在FPGA开发板上测试编解码电路的功能和性能。
9.分析实验结果，总结经验和教训。
四、实验结果与分析1. RTL级仿真结果在RTL级仿真中，我们生成了不同的输入数据，并通过编解码电路计算得到校验值和余数。
CRC码生成与校验电路的设计与实现解读
沈阳航空航天大学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码生成与校验电路的设计与实现院（系）：专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：2016年1月14日沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (6)2.1顶层方案图的设计与实现 (6)2.1.1创建顶层图形设计文件 (6)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (7)2.1.3编译、综合、适配 (8)2.2功能模块的设计与实现 (9)2.2.1模2除法器的设计与实现 (9)2.2.2移位寄存器的设计与实现 (11)2.3仿真调试 (12)第3章编程下载与硬件测试 (15)3.1编程下载 (15)3.2硬件测试及结果分析 (15)参考文献 (17)附录（电路原理图） (18)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。
C RC(cyclic redundancy check)码可以发现并纠正信息存储或传送过程中连续出现的多位错误。
CRC 码的编码格式如图1.1所示，是在k 位有效数据之后添加r 位校验码，形成总长度为n 的CRC 码，简写作C(n,k)码。
CRC 编码的关键技术在于如何从k 位信息简便的得到r 位校验码，并根据总长度为n 的CRC 码进行纠错。
图1.1设被校验的数据0121...D DD D D k k --=是一个k 位的二进制代码，将它表示为一个(k-1)阶的多项式0112211......)(D x D x D x D x M k k k k +++++=---- (1-1)多项式(1-1)中的系数D 的取值为0或1，与被校验的数据M 一一对应；式中的x 是一个伪变量，用ix 指明各位的位置。
设校验码P 长度为r ，将被校验数据D 左移r 位后的结果为位r k k D D D D 00...00...0121--将D 左移r 位的目的是给D 右边添加r 个0，形成(k+r)位长度二进制代码，其多项式形式为M(x)×r x 。
crc校验程序设计要求
crc校验程序设计要求CRC校验（Cyclic Redundancy Check）是一种常用的数据校验方法，常用于网络通信、数据存储等领域。
CRC校验是通过对数据进行异或运算的方式，生成一组校验码，并将该校验码附加在原数据后进行传输。
接收方在收到数据后，再次对数据进行计算，若计算得到的校验码与接收到的校验码一致，则认为数据传输正确。
CRC校验的程序设计可以分为以下几个步骤：1. 选择CRC生成多项式：在进行CRC校验前，首先需要选择一个CRC生成多项式。
常用的CRC多项式有CRC-8、CRC-16、CRC-32等。
不同的CRC多项式可提供不同的校验能力。
2. 初始化：对于CRC校验，还需要定义一个初始值，将其设置为一个非零常数。
初始值可以影响生成的校验码。
3. 数据处理：将待校验的数据按字节进行处理，并依次进行异或运算。
具体而言，对于待校验的每个字节，先将其与当前的校验码进行异或运算，然后将结果与CRC生成多项式进行异或运算，得到新的校验码。
4. 校验码附加：将得到的校验码附加在原数据的最后。
5. CRC校验码校验：接收方在收到数据后，按照相同的方式进行CRC校验，将收到的数据与生成的校验码进行处理，并比较处理结果与接收到的校验码是否一致。
若一致，则认为数据传输正确；若不一致，则认为数据传输错误。
在实际的程序设计中，可以使用位运算来实现CRC校验。
具体而言，可以使用循环结构对数据进行逐位处理，并使用位移操作、与运算、异或运算等位运算操作。
以下是一个简单的实例，展示了如何实现CRC-16校验的程序设计：```pythondef crc16(data):crc = 0xFFFFpoly = 0x1021for byte in data:crc ^= (byte << 8)for _ in range(8):if crc & 0x8000:crc = (crc << 1) ^ polyelse:crc <<= 1crc &= 0xFFFFreturn crcdata = [0x01, 0x02, 0x03, 0x04]crc_code = crc16(data)print(f"CRC-16校验码：0x{crc_code:04X}")```以上代码中，`data`表示待校验的数据，`crc`表示校验码，`poly`表示CRC-16的生成多项式。
循环冗余校验编解码电路设计实验报告
循环冗余校验编解码电路设计实验报告在数字通信中，循环冗余校验（CRC）是一种常用的错误检测和纠正技术，它通过在数据包中添加校验位来检测数据传输过程中的错误。
为了更好地理解和应用CRC技术，我们进行了循环冗余校验编解码电路设计的实验。
我们需要了解CRC的基本原理。
CRC是通过对数据进行除法运算，得到余数然后将余数添加到数据包中作为校验位。
接收端在接收到数据包后，再次进行除法运算，如果余数为0，则说明数据传输正确，否则说明数据传输过程中出现了错误。
在实验中，我们首先设计了CRC编码电路。
编码电路的主要功能是对输入的数据进行除法运算，然后将余数作为校验位添加到数据包中。
我们使用了Verilog HDL语言来实现CRC编码电路，在编码过程中需要考虑多项式的选取、除法运算的实现等问题。
接下来，我们设计了CRC解码电路。
解码电路的主要功能是对接收到的数据包进行除法运算，然后判断余数是否为0，从而确定数据传输是否正确。
同样，我们使用Verilog HDL语言来实现CRC解码电路，需要考虑多项式的选取、除法运算的实现等方面。
在实验中，我们还需要对设计的CRC编解码电路进行仿真和验证。
通过仿真可以检查电路的功能是否符合设计要求，验证其在不同情况下的正确性和稳定性。
我们可以使用仿真工具如ModelSim等来进行仿真，观察电路的输入输出情况，验证其正确性。
我们需要在实际硬件平台上实现设计的CRC编解码电路，并进行性能测试。
通过性能测试可以评估电路在实际应用中的性能表现，包括速度、准确性等方面。
我们可以使用FPGA等硬件平台来实现CRC编解码电路，并进行性能测试，验证其在实际应用中的可靠性。
总的来说，通过本次实验，我们深入了解了循环冗余校验的原理和实现方法，掌握了CRC编解码电路的设计与实现技术。
这将有助于我们在数字通信领域中更好地应用CRC技术，提高数据传输的可靠性和安全性。
希望通过不懈的努力和实践，我们能够进一步完善和优化CRC编解码电路，为数字通信技术的发展做出贡献。
CRC码生成与校验电路的设计与实现
CRC码生成与校验电路的设计与实现CRC码（Cyclic Redundancy Check）是一种常用于错误检测的校验码。
在数据通信和存储领域广泛应用。
CRC码生成与校验电路的设计与实现是指设计并搭建能够正确生成和校验CRC码的电路。
本文将从CRC码的原理、设计方案、实现步骤以及一些应用举例进行详细说明。
一、CRC码的原理CRC码利用除法操作来生成校验码，基本原理如下：1.以二进制形式将待传输或存储的数据进行编码表示。
2.选定一个固定的生成多项式G(x)。
3.将编码后的数据与生成多项式进行除法运算，得到余数，将余数添加到编码数据末尾，形成含有校验码的编码数据。
4.接收端根据相同的生成多项式进行除法运算，得到余数，如果余数为零，则认为数据传输或存储没有错误，否则，认为有错误发生。
二、CRC码的设计方案根据CRC码的原理，我们可以进行如下的设计方案：1.确定生成多项式。
生成多项式的选择非常重要，通常使用CRC-16或CRC-32等标准的生成多项式。
不同的生成多项式会导致CRC码的性能不同，可以根据需要进行选择。
2.确定初始寄存器值。
初始寄存器值决定了CRC码的初始状态，常见的初始值为全1或全0。
3.实现生成多项式的除法运算。
可以利用硬件电路或软件算法来实现多项式的除法运算。
硬件电路比较高效，适合于大规模的数据传输或存储系统。
三、CRC码的实现步骤CRC码的实现一般包括以下步骤：1.初始化寄存器值为初始值。
2.读入待编码数据。
3.将待编码数据与寄存器值进行异或操作。
4.判断待编码数据的最高位是否为1，如果为1，则将生成多项式与寄存器值进行异或操作，否则，寄存器值左移一位。
5.重复以上步骤，直到所有待编码数据被处理完毕。
6.将最终的寄存器值添加到编码数据末尾，形成含有校验码的编码数据。
四、CRC码的应用举例CRC码广泛应用于数据通信和存储领域，以下是一些应用举例：1.以太网通信：在以太网通信中，CRC码用于检测数据在传输过程中的错误。
并行crc-16校验码产生电路设计
并行crc-16校验码产生电路设计随着现代通信技术的发展，对数据传输的可靠性和安全性要求越来越高。
循环冗余校验（CRC）作为一种广泛应用的校验方法，可以有效检测数据传输过程中的错误。
并行CRC校验码生成电路在处理高速数据通信时，具有较高的计算速度和准确性。
本文将探讨并行CRC-16校验码产生电路的设计方法，并以FPGA为实现平台，对电路性能进行验证。
一、并行CRC-16校验原理CRC-16校验是一种基于二进制多项式的校验方法，其原理是将数据帧中的信息位和生成多项式进行异或操作，得到校验码。
并行CRC-16校验码生成电路的核心是并行计算生成多项式的值，并与数据帧中的信息位进行异或操作。
二、并行CRC-16校验码产生电路设计1.硬件平台选择本设计选用FPGA作为实现并行CRC-16校验码生成电路的硬件平台。
FPGA具有可编程、并行处理能力强、速度快等特点，适用于高速数据通信场景。
2.并行CRC-16生成多项式根据CRC-16的生成多项式，将多项式表示为二进制编码形式，并配置相应的寄存器初始状态。
在FPGA中实现并行计算，需要根据生成多项式的位数配置相应的寄存器数量。
3.异或操作实现在FPGA中，可以使用硬件描述语言（如VHDL）编写异或操作模块。
异或操作模块的主要功能是将寄存器阵列中的数据与数据帧中的信息位进行异或操作，得到校验码。
4.并行CRC-16校验码输出完成异或操作后，将得到的校验码输出到指定的寄存器或接口。
此外，还需设计相应的控制逻辑，实现校验码的输出控制。
三、电路性能验证为验证并行CRC-16校验码产生电路的性能，本文选取了常见的CRC-16生成多项式，并在FPGA上进行了实现。
通过与其他并行CRC 计算方法进行对比，结果表明该设计在速度和占用资源方面具有优势。
此外，还对电路进行了功能测试和稳定性验证，结果满足设计要求。
总结：并行CRC-16校验码产生电路在高速数据通信领域具有广泛应用价值。
CRC校验课程设计verilog
CRC校验课程设计verilog一、教学目标本课程的目标是让学生掌握CRC校验的基本原理，并能够使用Verilog进行CRC校验器的设计和仿真。
通过本课程的学习，学生应能够：1.描述CRC校验的基本原理和流程。
2.理解CRC校验码的生成方法和步骤。
3.使用Verilog编写CRC校验器的模块代码。
4.进行CRC校验器的仿真测试，验证其正确性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.CRC校验的基本原理：介绍CRC校验的定义、原理和流程，以及CRC校验码的生成方法和步骤。
2.Verilog的基本语法：回顾Verilog的基本语法和编程技巧，为后续的CRC校验器设计打下基础。
3.CRC校验器的设计：讲解如何使用Verilog编写CRC校验器的模块代码，包括CRC校验码的生成和检查。
4.CRC校验器的仿真：介绍如何使用仿真工具进行CRC校验器的仿真测试，验证其正确性。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：讲解CRC校验的基本原理和Verilog的基本语法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生理解CRC校验器的设计方法和步骤。
3.实验法：让学生动手编写Verilog代码，进行CRC校验器的仿真测试。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《数字逻辑与计算机设计》作为主要教材，介绍CRC校验的基本原理和Verilog的语法。
2.参考书：提供《Verilog HDL权威指南》等参考书籍，供学生深入学习Verilog编程。
3.多媒体资料：制作PPT课件，生动展示CRC校验的基本原理和设计方法。
4.实验设备：提供计算机和仿真工具，让学生进行CRC校验器的仿真测试。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。
最新CRC生成与校验的设计实现--计算机组成原理课程设计
沈阳航空航天大学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生成与校验的设计实现院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：指导教师：说明：结论（优秀、良好、中等、及格、不及格）作为相关教环节考核必要依据；格式不符合要求；数据不实,不予通过。
报告和电子数据必须作为实验现象重复的关键依据。
学术诚信声明本人声明：所呈交的报告（含电子版及数据文件）是我个人在导师指导下独立进行设计工作及取得的研究结果。
尽我所知，除了文中特别加以标注或致谢中所罗列的内容以外，报告中不包含其他人己经发表或撰写过的研究结果，也不包含其它教育机构使用过的材料。
与我一同工作的同学对本研究所做的任何贡献均己在报告中做了明确的说明并表示了谢意。
报告资料及实验数据若有不实之处，本人愿意接受本教学环节“不及格”和“重修或重做”的评分结论并承担相关一切后果。
本人签名: 日期：年月日课程设计总结：一开始老师的要求要用modelsim进行仿真，不得不安装新的软件，各种尝试进行破解终于是能使用了。
然后借《Verilog HDL设计与实战》学习verilog，发现和c语言很类似，从初步构思到一步步完善直到最后完成整个课程设计，让我更好的巩固了自己所学的知识。
翻阅图书去学习一些没有接触过的知识让我更好的了解了这门课程，增强的实践动手能力。
在老师和同学的帮助下，从编程到仿真一步一步的去实现课设任务。
本学期开设的计算机组成原理课程，让我不但从概念上掌握了计算机内部的工作机制，并且能够学以致用，自主完成这次课程设计。
虽然过程中有迷茫，但是作为一名合格的学生，我坚信我可以做到。
在老师和同学的帮助下，我没有胆怯，一步步踏踏实实的完成老师分配的工作。
不抛弃不放弃，坚持不懈，只有这样的态度，在面对无论是来自学习还是生活的困难，我们才能克服它们，完成自我的升华。
指导教师评语：指导教师(签字)：年月日课程设计成绩目录第1章总体设计方案 ....................................................................................... - 1 -1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (1)1.3设计环境 (2)第2章详细设计方案 ....................................................................................... - 4 -2.1CRC码的生成 . (4)2.2CRC码的检测 (5)第3章调试与仿真........................................................................................... - 6 -3.1程序调试 .. (6)3.2程序测试及结果分析 (6)参考文献 ........................................................................................................... - 10 -附录（源代码）........................................................................................... - 11 -第1章 总体设计方案1.1 设计原理CRC 码即循环冗余码，可以发现信息在存储或传送过程中连续出现的多为错误代码，在磁介质存储器和计算机之间的通信方面得到广泛应用。
CRC码生成与校验电路的设计
目录第1章总体设计方案11.1设计原理11.2设计思路31.3设计环境4第2章详细设计方案72.1顶层方案图的设计与实现72.1.1创建顶层图形设计文件82.1.2器件的选择与引脚锁定92.1.3编译、综合、适配112.2功能模块的设计与实现112.2.1模2除法器的设计与实现112.2.2移位寄存器的设计与实现13 2.3仿真调试16第3章编程下载与硬件测试193.1编程下载193.2硬件测试及结果分析19 参考文献20附录（电路原理图）22第1章总体设计方案1.1设计原理循环冗余校验码(cyclic redundancy check,CRC)简称为循环码或CRC 码。
二进制信息沿一条信号线逐位在设备之间传送称为串行传送，CRC码常用于串行传送过程中的检错与纠错。
CRC码的编码格式如图1.1所示，是在k位有效数据之后添加r位校验码，形成总长度为n的CRC码，简写作C(n,k)码。
CRC编码的关键技术在于如何从k位信息简便的得到r位校验码，并根据总长度为n的CRC码进行纠错。
图1.1设被校验的数据是一个k位的二进制代码，将它表示为一个(k-1)阶的多项式(1-1)多项式(1-1)中的系数D的取值为0或1，与被校验的数据M一一对应；式中的x是一个伪变量，用指明各位的位置。
设校验码P长度为r，将被校验数据D左移r位后的结果为将D左移r位的目的是给D右边添加r个0，形成(k+r)位长度二进制代码，其多项式形式为M(x)×。
如图1.1所示，CRC码由k位数据D和r位校验码P组成，求校验码P的多项式R(X)的方法如下：(1-2)Q(x)是商，R(x)是余数，R(x)所对应的二进制代码是校验码P。
可以证明存在一个最高次幂为n- k=r 的多项式G(x) ,即式(1-2)中G(x),称为生成多项式。
由式(1-2)可以推导出(1-3)由式(1-3)可知，CRC码可被G(x)整除，余数必然为0.。
根据这一特性，接收方将收到的CRC码被G(x)除，若余数为0，则表明传送过程中没有错误发生，若出现一位错，根据余数与出错位一一对应的关系，可利用余数对错误码进行定位。
crc校验码课程设计
crc校验码课程设计CRC校验码课程设计引言：CRC校验码是一种常用的差错检测方法，被广泛应用于数据传输领域。
本文将介绍CRC校验码的原理，设计并实现一个简单的CRC 校验码算法，以及验证算法的效果。
一、CRC校验码的原理CRC（Cyclic Redundancy Check）校验码是一种基于多项式除法的差错检测方法。
它通过将待传输的数据与一个固定的生成多项式进行除法运算，得到校验结果，附加在数据后面进行传输。
接收端再次进行除法运算，通过比较余数是否为0来判断数据是否出现了错误。
二、CRC校验码算法设计1. 数据的表示在CRC校验码算法中，数据通常被表示为二进制数列。
例如，待传输的数据为101101，则可以用二进制数列[1, 0, 1, 1, 0, 1]表示。
2. 生成多项式的选择选择一个合适的生成多项式是CRC校验码算法的关键。
常用的生成多项式有CRC-8、CRC-16和CRC-32等。
本文以CRC-8为例进行说明。
3. 算法步骤（1）在待传输数据后面附加8位全0的校验码。
（2）将数据与生成多项式进行除法运算，得到余数。
（3）将余数替换原来的校验码，得到最终的校验码。
（4）将待传输数据和校验码一起发送。
三、CRC校验码算法实现1. 算法伪代码以下是一个简单的CRC校验码算法的实现伪代码：```function CRC(data):remainder = datafor i from 1 to length(data):if remainder[0] = 1:remainder = XOR(remainder, generator) remainder = shift(remainder)return remainderdata = 输入待传输的数据generator = 选择生成多项式remainder = CRC(data)transmit_data = data + remainder```2. 算法实现示例以下是一个使用Python语言实现的CRC校验码算法的示例：```def crc(data, generator):remainder = datafor i in range(len(data)):if remainder[0] == '1':remainder = xor(remainder, generator)remainder = shift(remainder)return remainderdef xor(a, b):result = []for i in range(len(a)):if a[i] == b[i]:result.append('0')else:result.append('1')return ''.join(result)def shift(data):return data[1:] + '0'data = '101101'generator = '100110001'remainder = crc(data, generator)transmit_data = data + remainderprint("待传输的数据：", data)print("生成多项式：", generator)print("校验码：", remainder)print("传输数据：", transmit_data)```四、验证算法的效果1. 数据传输过程假设发送端传输的数据为101101，生成多项式为100110001。
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目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (5)2.1顶层方案图的设计与实现 (5)2.1.1创建顶层图形设计文件 (6)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (6)2.1.3编译、综合、适配 (8)2.2功能模块的设计与实现 (8)2.2.1模2除法器的设计与实现 (8)2.2.2移位寄存器的设计与实现 (10)2.3仿真调试 (11)第3章编程下载与硬件测试 (14)3.1编程下载 (14)3.2硬件测试及结果分析 (14)参考文献 (15)附录（电路原理图） (16)第1章 总体设计方案1.1 设计原理循环冗余校验码(cyclic redundancy check,CRC)简称为循环码或CRC 码。
二进制信息沿一条信号线逐位在设备之间传送称为串行传送，CRC 码常用于串行传送过程中的检错与纠错。
CRC 码的编码格式如图1.1所示，是在k 位有效数据之后添加r 位校验码，形成总长度为n 的CRC 码，简写作C(n,k)码。
CRC 编码的关键技术在于如何从k 位信息简便的得到r 位校验码，并根据总长度为n 的CRC 码进行纠错。
图1.1设被校验的数据0121...D DD D D k k --=是一个k 位的二进制代码，将它表示为一个(k-1)阶的多项式0112211......)(D x D x D x D x M k k k k +++++=---- (1-1)多项式(1-1)中的系数D 的取值为0或1，与被校验的数据M 一一对应；式中的x 是一个伪变量，用ix 指明各位的位置。
设校验码P 长度为r ，将被校验数据D 左移r 位后的结果为位r k k D D D D 00...00...0121--将D 左移r 位的目的是给D 右边添加r 个0，形成(k+r)位长度二进制代码，其多项式形式为M(x )×r x 。
如图1.1所示，CRC 码由k 位数据D 和r 位校验码P 组成，求校验码P 的多项式R(X)的方法如下：)()()()()(x G x R x Q x G x x M r +=⨯ (1-2)Q(x)是商，R(x)是余数，R(x)所对应的二进制代码是校验码P 。
可以证明存在一个最高次幂为n- k=r 的多项式G(x) ,即式(1-2)中G(x),称为生成多项式。
由式(1-2)可以推导出)()()()(x M x G x R x x M r =+⨯ (1-3)由式(1-3)可知，CRC 码可被G(x)整除，余数必然为0.。
根据这一特性，接收方将收到的CRC 码被G(x)除，若余数为0，则表明传送过程中没有错误发生，若出现一位错，根据余数与出错位一一对应的关系，可利用余数对错误码进行定位。
因此，接收方可根据表1.1发现并纠正1位错。
表1.1 循环校验码的出错模式1.2 设计思路根据题目要求，信息位k=4，r=n -k=3可知本次实验主要是完成(7,4)码的生成和校验。
CRC 码生成电路的核心主要由移位寄存器和模2除法器构成,信息位以串行的方式输入。
依据CRC 码生成与校验原理可知，生成电路中由输入端串行输入的数据D 左移3位后，与生成多项式G(x)做模2除法，并将得到的3位余数与4位信息码拼接成7位CRC码。
校验电路原理同生成电路，主要由移位寄存器、模2除法器和3.8译码器构成。
将待检测的CRC码串行输入到模2除法器和移位寄存器中去，求得3位余数,利用3.8译码器译码将三位余数译码,通过比较可以找出出错位，并将译码结果与移位寄存器的输出结果进行异或，便得到纠正后的正确结果。
CRC码生成与校验电路主要包括两个部分：1.生成电路。
由移位寄存器接收数据并进行移位，生成多项式由开关直接送入，输入数据与生成多项式通过模2除法器最终生成CRC码。
2.校验电路。
原理类似生成电路，校验电路中增加了3-8译码器。
3-8译码器与异或门共同完成对信息码的的校验与纠正，最后输出校验后的信息码。
本设计方案采用的元件有模2除法器模块，移位寄存器模块，3-8译码器，与门，异或门。
移位寄存器由7个D触发器构成。
模2除法器由若干两输入与门,若干两输入异或门和D触发器构成。
1.3 设计环境（1）硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机。
•COP2000集成调试软件COP2000集成开发环境是为COP2000实验仪与PC机相连进行高层次实验的配套软件，它通过实验仪的串行接口和PC机的串行接口相连，提供汇编、反汇编、编辑、修改指令、文件传送、调试FPGA实验等功能，该软件在Windows 下运行。
COP2000集成开发环境界面如图1.2所示。
图 1.2 COP2000计算机组成原理集成调试软件（2）EDA环境：•Xilinx foundation f3.1设计软件Xilinx foundation f3.1是Xilinx公司的可编程期间开发工具，该平台（如图1.3所示）功能强大，主要用于百万逻辑门设计。
该系统由设计入口工具、设计实现工具、设计验证工具三大部分组成。
图 1.3 Xilinx foundation f3.1设计平台第2章详细设计方案2.1 顶层方案图的设计与实现顶层方案图实现CRC码的生成与校验的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完成，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的设计实体主要由CRC码生成电路与CRC码校验电路组成。
生成电路主要由移位寄存器元件-U2、模2除法器元件-U3构成。
如图2.1所示。
图2.1 CRC码生成电路图校验电路主要由移位寄存器元件-U5、模2除法器-U4，3-8译码器，异或门集成模块-U6构成。
如图2.2所示。
图2.2 CRC码校验电路图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Xlinx XCV200软件中可用芯片。
（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2.1.3编译、综合、适配利用Xilinx foundation f3.1的原理图编辑器对顶层图形文件进行编译，并最终生成网络表文件，利用设计实现工具经综合、优化、适配，生成可供时序仿真的文件和器件下载编程文件。
2.2 功能模块的设计与实现CRC码的生成与校验电路是基于移位寄存器和模2除法器及异或门实现的。
2.2.1模2除法器的设计与实现模2加定义：即按位加，可用异或逻辑实现。
模2加同模2减结果相同，即0±1=1，1±0=1，0±0=0，1±1=0。
模2除定义：按照模2减求得部分余数。
每求一位商应将部分余数减少一位。
上商原则是：当部分余数的位数多于除数时，商1，否则，商0。
该模块由D触发器、与门和异或门构成。
对(7,4)校验码，可采用图2.3所示电路，产生3位的余数Q2、Q1、Q0。
图中的模2减用异或门实现，左移一位由移位寄存器实现；用异或门的输出控制左边一位寄存器的D输入端，可同时实现模2减和左移。
用最左一位D触发器的取值控制是否做模2减，当其为1时，减去的数就是生成多项式G(x)，为0时减去的就是0000。
这里，被除数D是逐位串行送到移位寄存器的，且由CP脉冲同步。
其设计过程如下:（1）创建控制器设计原理图。
模2除法器原理图如图2.3所示。
图2.3 模2除法器的原理框图（2）创建元件图形符号为能在图形编辑器(原理图设计输入方式)中调用MOD2芯片，需要为MOD2模块创建一个元件图形符号，可利用Xilinx foundation f3.1编译器中的如下步骤实现：Tools=>Symbol Wizard=>下一步。
CP、D是输入信号，Q2、Q1、Q0是输出信号。
其元件图形符号如图2.4所示：图2.4模2除法器元件图形符号（3）功能仿真对创建的控制器模块进行功能仿真，验证其功能的正确性，可用Xilinx Foundation f3.1编译器Simulator模块实现。
D端串行输入数据1100000，得到余数Q2、Q1、Q0为010。
仿真结果如图2.5所示：图2.5 模2除法器仿真结果2.2.2移位寄存器的设计与实现该模块由8个D触发器相连接构成，数据通过D端串行输入到D触发器中。
每过一个时钟脉冲，输入的数据左移一位，经过7个脉冲后，由7个D触发器的Q端并行输出所输入的数据。
（1）创建控制器设计原理图。
移位寄存器的原理框图如图2.6所示。
图2.6 移位寄存器的原理框图（2）创建元件图形符号为能在图形编辑器（原理图设计输入方式）中调用MOV芯片，需要为MOV模块创建一个元件图形符号，可利用Xilinx foundation f3.1编译器中的如下步骤实现：Tools=>Symbol Wizard=>下一步。
CP、D是输入信号，Q6、Q5、Q4、Q3、Q2、Q1、Q0是输出信号。
其元件图形符号如图2.7所示：图2.7 移位寄存器器元件图形符号（3）功能仿真对创建的控制器模块进行功能仿真，验证其功能的正确性，可用Xilinx Foundation f3.1编译器Simulator模块实现。
D串行输入数据1100000，得到结果1100000。
仿真结果如图2.8所示：图2.8 移位寄存器仿真结果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，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，添加仿真信号，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。
仿真时D输入信息码1100000,A输入循环校验码1100000,G0,G1,G2,G3输入生成多项式1011,V CC恒为1。
（2）功能仿真结果与分析功能仿真波形结果如图2.9所示，仿真数据结果如表2.2所示。
对表2.2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。
图2.9 功能仿真波形结果表2.2 仿真数据结果输入信息码为：1100000，生成多项式为：1011，应用模2除法器可以求出三位余数为010 然后把余数和信息码拼接可以得到CRC编码为：1100010 输入需要校验的CRC码为：1100000，生成多项式位：1011，可以求得三位余数位010因为余数不为000，可以判断出接受到的循环校验码是错的，并且错误位在Q1。