多功能车辆总线控制器中CRC编码器的设计
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科 技ｌ ｛ ｌ 论坛
第五 柯 鹏 （ 东公诚 通 信 建 设 监 理有 限公 司 ， 东 广 州 ５ ０ １ ） 广 广 １６ ０
多功能车辆总线控制器中Ｃ Ｃ编码器的设计 Ｒ
摘 要 ： 了降低 Ｔ Ｎ （ｒｉ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ Ｎ ｔｏｋ 的数 据 误 码 率 ， 为 Ｃ Ｔａｎ Ｃ ｍ ｎｃ ｉ ｅ ｒ） ａｏ ｗ 需要 采 用一 种 高性 能 的 差错 控 制 方 法。 环 冗余 校 验 （ Ｒ ） 循 Ｃ Ｃ 由于 编码 简 单且 高效 ， 是一种最常见 的信道编码方法。根据 Ｔ Ｎ协议 ， Ｔ Ｎ ＭＶ Ｃ 在 Ｃ Ｂ总线 中一个由 ７位 Ｃ Ｃ校验码和 １ Ｒ 位偶校验位 构成 的具有双 重校验 的 ８
住校验序列。按照 Ｍ Ｂ总线中帧的格式不同， Ｖ 选择 串行算法实现 。最终得到校验序 列编码 器的正确仿真波形， 并在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ硬件上 实现。
关 键 词 ：Ｐ Ａ；Ｒ 偶 校 验 ； Ｆ Ｇ Ｃ Ｃ； 多功 能 车辆 总线 控 制 器
Ｔ Ｎ是 由连接 一个车厢 内各种设 备的车 Ｃ 厢总线和连接一列车 内各车厢总线 的列车总线 组成 。 中多功能车辆总线 ＭＶ （ ｔｕ ｃｏ 其 Ｂ Ｍｕｉ ｎｔ ｎ ｆ ｉ Ｖ ｃｉ ｕ ） ｅｈ ｅ Ｂ ｓ是一种高可靠性 的实时通信总线 ， ｌ 主要用于车辆 电气设备互联通信。为满足通信 的准确性与可靠性 ，在总线 中设计一个具有很 强的检错纠错能力的校验序列显得尤为重要。 １ 验编 码 原 理 校 １１Ｃ Ｃ校 验 ． Ｒ 循 环 冗余 校 验 码 （ ＲＣ码 ， Ｒ ＝ ｙｌ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃｃｉ ｃ Ｒ ｄ ｎ ａ ｃ ｈｃ ）是通信领域 中常用的一种 ｅ ｕｄｎ ｙ Ｃ ｅｋ 线性分组差错校验码 ，其特征是信息字段和校 验字段的长度可 以任意选定 。Ｃ Ｃ是利用除法 Ｒ 及余数 的原理来作错误 侦测 （ ｒ ｒＤ ｔｃｎ ） Ｅ ｒ ｅ ｔ ｇ ｏ ｅｉ 的。 ＲＣ码信息字段为 Ｋ位， Ｃ 校验字段为 Ｒ位， 因此的编码码字长度为 Ｎ （＝ ＋ ） Ｎ Ｋ Ｒ。其中信息 字段是需要校验 的信息数据 。（ 见图 １ ） Ｃ ＲＣ校验可以 １０ ０ ％地检测出所 有奇数个 随机错误和长度小于等于 ｒ（ 为 ｇ 的阶数 ） ｒ （） 的突发错误 。所 以， Ｒ Ｃ Ｃ的生成 多项式 的阶数 越高 ， 误判 的概率就越小 ， 同时电路设计也 就 但 越复杂 。 本文中 ， Ｂ总线需要依照帧的类 型、 ＭＶ 帧长不 同， 校验位会有所不 同。 １ ． ， 校验（Ｃ ２奇 偶 Ｅ Ｃ） 奇， 偶校验是数据传送时采用的一种校正 数据错误 的一种方式 ，分为奇校验和偶校验两 种１ ３ １ 中偶校验是数据传送时 ， 。其 当实际数据 中 …’ １ 的个数为偶数的时候 ， 这个校验位就是 … ， ０’ 否则这个校验位就是 … ’ １ 。奇校验与之相反 。 ２控制器总体设计 ＭＶ Ｃ在 数据链 路层 上处理 帧的接 收与 Ｂ 发送 ，依靠物理层发送和接收具有电气特征 的 电信号 ； 同时为网络层提供过程数据、 消息数据 的变 量 接 口 ， 该接 口采 用 通 讯 存储 器 实 现 。图 ２ 为本项 目设计 的 Ｍ Ｃ内部 结构框图 ， ＶＢ 由曼彻 斯 特编解码模块 ， 发送 ， 接收缓冲器 ， 配置寄存 器 ，通讯存储器 Ｔ 以及 主控制单元等部分组 Ｍ 成。 ＭＶ Ｃ通 过 物 理 层 提 供 的 双 线 冗 余 连 接 Ｂ ＭＶ 接 收 Ｃ Ｕ 的访 问 控 制 ， 而 实 现 ＭＶ Ｂ， Ｐ 从 Ｂ上 获取和发送设备数据 ，同时通过访问监视数据 实现对 ＭＶ Ｂ的管理 。 发送数据时 ， Ｕ将帧数据从 Ｔ ＭＣ Ｍ读出并 写到发送缓冲器 中，再由编码器读出并完成编 码校验等功能后发送到 ＭＶ Ｂ总线 上； 接收时解 码器完成对输人帧译码并检验其有效性 ，把数 据存放到相应 的通讯存储器中，从而完成接收 数据的过程。 另外 ， Ｂ ＭＶ Ｃ可 根 据 配置 实 现 总 线 主与总线从的功能 ，实现数据链路层以及一部 分传输层 的数据处理 ，并通过通讯存储器来 与
循 ＩＣ ６ ８ ０ ５ ｆｒ ａ ｃ ｓ Ｆ Ｅ ０ ７ — ｏｍ ｔ ｌ ｓ Ｔ２的 规 定 ， ａ 按
信息位 （位 ）式 Ｒ
图 ２ ＭＶ Ｃ结 构框 图 Ｂ
串ｌ 日
如下的生成多项式计算 ： ｘ＝７ｘ Ｓｘ １ ｇ（）ｘ ＋２ 。 ＋ ＋ｘ ＋ Ｃ Ｃ校验方式 分为 串行和并行两种 ，串行方 Ｒ 式简单但 是耗时较长 ，而并行方式算法 复杂 但只适合等长信息位校验 。由于 Ｍ Ｂ中帧数 Ｖ 据长度是 不断变 化的 ， 但帧数据长度较短 ， 因 此本文采用串行方式 。 Ｃ Ｃ校验码生成 电路采用线性反馈移位 Ｒ 寄存器来实现 ，也就是通用的 Ｃ Ｃ串行算法 Ｒ 实现电路 。 如图 ３ 所示。 每一个寄存器保存一
上 层 软 件 交互 。
在第 １ 已说 明 ， Ｂ总线需要依 照帧 节 ＭＶ ｌ 的类型 、 帧长不 同， 校验位会 有所不同 。如主 帧为 １ ６位 ， 其后 加 ８位校 验 ； 而从 帧的 长度 有 １ 、２ ６ 、２ ６ ３ 、４ １ ８或 ２ ６位 ，每 ６ ５ ４位数 据后 包含一个 ８位 的校验位 ， 不足 ６ ４位数据的也 附加 ８ 位校验位 。 位的校验序列 由 ７ Ｃ Ｃ ８ 位 Ｒ 校验码和一位偶校验位扩展构成 ，最终的校 验位由所得 的 ８位数据反向发送Ｉ ｌ Ｉ 。 ３１Ｃ Ｃ校验设计 ． Ｒ 首先进行 Ｃ Ｃ校验。 Ｒ 在国际标准 中， 根据 生成多项式 ｇｘ 的不同 ， Ｒ （） Ｃ Ｃ又可分为 几种 标准。 文中， 本 ７位 Ｃ Ｃ校验码 的运算公式遵 Ｒ
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第五 柯 鹏 （ 东公诚 通 信 建 设 监 理有 限公 司 ， 东 广 州 ５ ０ １ ） 广 广 １６ ０
多功能车辆总线控制器中Ｃ Ｃ编码器的设计 Ｒ
摘 要 ： 了降低 Ｔ Ｎ （ｒｉ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ Ｎ ｔｏｋ 的数 据 误 码 率 ， 为 Ｃ Ｔａｎ Ｃ ｍ ｎｃ ｉ ｅ ｒ） ａｏ ｗ 需要 采 用一 种 高性 能 的 差错 控 制 方 法。 环 冗余 校 验 （ Ｒ ） 循 Ｃ Ｃ 由于 编码 简 单且 高效 ， 是一种最常见 的信道编码方法。根据 Ｔ Ｎ协议 ， Ｔ Ｎ ＭＶ Ｃ 在 Ｃ Ｂ总线 中一个由 ７位 Ｃ Ｃ校验码和 １ Ｒ 位偶校验位 构成 的具有双 重校验 的 ８
住校验序列。按照 Ｍ Ｂ总线中帧的格式不同， Ｖ 选择 串行算法实现 。最终得到校验序 列编码 器的正确仿真波形， 并在 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ硬件上 实现。
关 键 词 ：Ｐ Ａ；Ｒ 偶 校 验 ； Ｆ Ｇ Ｃ Ｃ； 多功 能 车辆 总线 控 制 器
Ｔ Ｎ是 由连接 一个车厢 内各种设 备的车 Ｃ 厢总线和连接一列车 内各车厢总线 的列车总线 组成 。 中多功能车辆总线 ＭＶ （ ｔｕ ｃｏ 其 Ｂ Ｍｕｉ ｎｔ ｎ ｆ ｉ Ｖ ｃｉ ｕ ） ｅｈ ｅ Ｂ ｓ是一种高可靠性 的实时通信总线 ， ｌ 主要用于车辆 电气设备互联通信。为满足通信 的准确性与可靠性 ，在总线 中设计一个具有很 强的检错纠错能力的校验序列显得尤为重要。 １ 验编 码 原 理 校 １１Ｃ Ｃ校 验 ． Ｒ 循 环 冗余 校 验 码 （ ＲＣ码 ， Ｒ ＝ ｙｌ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃｃｉ ｃ Ｒ ｄ ｎ ａ ｃ ｈｃ ）是通信领域 中常用的一种 ｅ ｕｄｎ ｙ Ｃ ｅｋ 线性分组差错校验码 ，其特征是信息字段和校 验字段的长度可 以任意选定 。Ｃ Ｃ是利用除法 Ｒ 及余数 的原理来作错误 侦测 （ ｒ ｒＤ ｔｃｎ ） Ｅ ｒ ｅ ｔ ｇ ｏ ｅｉ 的。 ＲＣ码信息字段为 Ｋ位， Ｃ 校验字段为 Ｒ位， 因此的编码码字长度为 Ｎ （＝ ＋ ） Ｎ Ｋ Ｒ。其中信息 字段是需要校验 的信息数据 。（ 见图 １ ） Ｃ ＲＣ校验可以 １０ ０ ％地检测出所 有奇数个 随机错误和长度小于等于 ｒ（ 为 ｇ 的阶数 ） ｒ （） 的突发错误 。所 以， Ｒ Ｃ Ｃ的生成 多项式 的阶数 越高 ， 误判 的概率就越小 ， 同时电路设计也 就 但 越复杂 。 本文中 ， Ｂ总线需要依照帧的类 型、 ＭＶ 帧长不 同， 校验位会有所不 同。 １ ． ， 校验（Ｃ ２奇 偶 Ｅ Ｃ） 奇， 偶校验是数据传送时采用的一种校正 数据错误 的一种方式 ，分为奇校验和偶校验两 种１ ３ １ 中偶校验是数据传送时 ， 。其 当实际数据 中 …’ １ 的个数为偶数的时候 ， 这个校验位就是 … ， ０’ 否则这个校验位就是 … ’ １ 。奇校验与之相反 。 ２控制器总体设计 ＭＶ Ｃ在 数据链 路层 上处理 帧的接 收与 Ｂ 发送 ，依靠物理层发送和接收具有电气特征 的 电信号 ； 同时为网络层提供过程数据、 消息数据 的变 量 接 口 ， 该接 口采 用 通 讯 存储 器 实 现 。图 ２ 为本项 目设计 的 Ｍ Ｃ内部 结构框图 ， ＶＢ 由曼彻 斯 特编解码模块 ， 发送 ， 接收缓冲器 ， 配置寄存 器 ，通讯存储器 Ｔ 以及 主控制单元等部分组 Ｍ 成。 ＭＶ Ｃ通 过 物 理 层 提 供 的 双 线 冗 余 连 接 Ｂ ＭＶ 接 收 Ｃ Ｕ 的访 问 控 制 ， 而 实 现 ＭＶ Ｂ， Ｐ 从 Ｂ上 获取和发送设备数据 ，同时通过访问监视数据 实现对 ＭＶ Ｂ的管理 。 发送数据时 ， Ｕ将帧数据从 Ｔ ＭＣ Ｍ读出并 写到发送缓冲器 中，再由编码器读出并完成编 码校验等功能后发送到 ＭＶ Ｂ总线 上； 接收时解 码器完成对输人帧译码并检验其有效性 ，把数 据存放到相应 的通讯存储器中，从而完成接收 数据的过程。 另外 ， Ｂ ＭＶ Ｃ可 根 据 配置 实 现 总 线 主与总线从的功能 ，实现数据链路层以及一部 分传输层 的数据处理 ，并通过通讯存储器来 与
循 ＩＣ ６ ８ ０ ５ ｆｒ ａ ｃ ｓ Ｆ Ｅ ０ ７ — ｏｍ ｔ ｌ ｓ Ｔ２的 规 定 ， ａ 按
信息位 （位 ）式 Ｒ
图 ２ ＭＶ Ｃ结 构框 图 Ｂ
串ｌ 日
如下的生成多项式计算 ： ｘ＝７ｘ Ｓｘ １ ｇ（）ｘ ＋２ 。 ＋ ＋ｘ ＋ Ｃ Ｃ校验方式 分为 串行和并行两种 ，串行方 Ｒ 式简单但 是耗时较长 ，而并行方式算法 复杂 但只适合等长信息位校验 。由于 Ｍ Ｂ中帧数 Ｖ 据长度是 不断变 化的 ， 但帧数据长度较短 ， 因 此本文采用串行方式 。 Ｃ Ｃ校验码生成 电路采用线性反馈移位 Ｒ 寄存器来实现 ，也就是通用的 Ｃ Ｃ串行算法 Ｒ 实现电路 。 如图 ３ 所示。 每一个寄存器保存一
上 层 软 件 交互 。
在第 １ 已说 明 ， Ｂ总线需要依 照帧 节 ＭＶ ｌ 的类型 、 帧长不 同， 校验位会 有所不同 。如主 帧为 １ ６位 ， 其后 加 ８位校 验 ； 而从 帧的 长度 有 １ 、２ ６ 、２ ６ ３ 、４ １ ８或 ２ ６位 ，每 ６ ５ ４位数 据后 包含一个 ８位 的校验位 ， 不足 ６ ４位数据的也 附加 ８ 位校验位 。 位的校验序列 由 ７ Ｃ Ｃ ８ 位 Ｒ 校验码和一位偶校验位扩展构成 ，最终的校 验位由所得 的 ８位数据反向发送Ｉ ｌ Ｉ 。 ３１Ｃ Ｃ校验设计 ． Ｒ 首先进行 Ｃ Ｃ校验。 Ｒ 在国际标准 中， 根据 生成多项式 ｇｘ 的不同 ， Ｒ （） Ｃ Ｃ又可分为 几种 标准。 文中， 本 ７位 Ｃ Ｃ校验码 的运算公式遵 Ｒ