海明码生成与校验电路设计与实现.doc

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：海明码生成与校验电路设计与实现 院（系）： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2016年1月14日 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 错误！未定义书签。 1.3 设计环境 错误！未定义书签。 第2章 详细设计方案 3 2.1 顶层方案图的设计与实现 3 2.2 功能模块的设计与实现 4 2.2.1海明码SHENGCHENG模块的设计与实现 4 2.2.2海明码ERROR模块的设计与实现 6 2.2.3海明码JIAOYAN模块的设计与实现………………….......………………8 3.1 编程下载 错误！未定义书签。 3.2 硬件测试及结果分析 错误！未定义书签。 参考文献 15 附 录（程序清单或电路原理图） 16 第1章 总体设计方案 1.1 设计原理 海明校验码是由理查得·海明（Richard Hanmming）于1950年提出的，它不仅具有检测错误的能力，同时还具有给出错误所在的准确位置的能力，这在通信领域有着很广泛的应用。 海明码是奇偶校验的一种扩充。它采用多位校验码的方式，在这些校验位中的每一位都对不同的信息数据位进行奇偶校验，通过合理地安排每个校验位对原始数据进行校验位组合，可以达到发现错误，纠正错误的目的。 （1）数据位和校验位的关系 假设数据位有m位，如何设定校验位k的长度才能满足纠正一位错误的要求呢?我们这里做一个简单的推导。k位的校验码可以有2^k个值。如果能够满足： 2^k–1= + k (m+ k为编码后的总长度)，在理论上k个校验码就可以判断是哪一位(包括信息码和校验码)出现问题。 2）海明码的编码规律 若海明码的最高位号为m，最低位号为1，即HmHm-1…H2H1，则海明码的编码规律通常是： ?a.校验位与数据位之和为m，每个校验位Pi在海明码中被分在?2i-1的位置，其余各位为数据位，并按从低向高逐位依次排列的关系分配各数据位。 ? b.海明码的每一位Hi（包含数据位和校验位本身）由多个校验位校验，其关系是被校验的每一位位号要等于校验它的各校验位的位号之和。这样安排的目的，是希望校验的结果能正确反映出出错位的位号。 1.2 设计思路 每个字节由8个二进制位组成，此处的k为8，按照数据位和校验位的对应关系，r应为5，由于总校验位只是检测两位出错还是一位出错，因此设计时不必考虑它的值，设r为4，故海明码的总位数为12，可表示为： H12H11…H3H2H1， 4个校验位P4～P1对应的海明码位号分别为：H8，H4，H2，H1。其余为数据位Di，则有如下排列关系： D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 P1 P2 D8 P4 D7 D6 D5 P8 D4 D3 D2 D1 由上表可得出： P1=D2⊕D4⊕D5⊕D7⊕D8 P2=D2⊕D3⊕D5⊕D6⊕D8 P3=D1⊕D5⊕D6⊕D7 P4=D1⊕D2⊕D3⊕D4 海明码的校验： S1=P1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7⊕D8 S2=P2⊕D2⊕D3⊕D5⊕D6⊕D8 S3=P3⊕D1⊕D5⊕D6⊕D7 S4=P4⊕D1⊕D2⊕D3⊕D4 1.3 设计环境 ·硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机； ·EDA环境：Xilinx foundation f3.1设计软件、COP2000仿真软件。 第2章 详细设计方案 2.1 设计与实现 实现海明码的生成与校验逻辑功能，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。完成原理图的设计后，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。 原理图主要由生成，错误模块和校验三个模块组装而成的一个完整的设计实体，分别为：生成模块、校验模块、错误模块 图2.1 生成模块 图2.2 错误模块 图2.3 校验模块 2.2 功能模块的设计与实现 2.2.1 生成模块的设计与实现 （1）元件结构 海明码生成模块，原理是通过输入的数据I1~I8按照公式： P1=D2⊕D4⊕D5⊕D7⊕D8 P2=D2⊕D3⊕D5⊕D6⊕D8 P3=D1⊕D5⊕D6⊕D7 P4=D1⊕D2⊕D3⊕D4 生成了4位校验码P1/P2 /P3/P4，从而得