海明码生成与校验电路设计与实现

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1、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」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32.1顶层方案图的设计与实现32.2功能模块的设计与实现42.2.1海明码SHENGCHENG模块的设计与实现42.2.2海明码ERROR模块的设计与实现62.2.3海明码JIAOYAN模块的设计与实现83.1编程下载错误!未

2、定义书签。3.2硕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（RichardHanmming）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

3、，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%个值。如果能够满足：2Ak-l>=m+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HmH^i…H2H1，则海明码的编码规律通常是：乩校验位与数据位Z和为叫每个校验位R在海明码中被分在2日的位置，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.海明码的每一位乩（包含数据位和校验位本身）由多个校验位校验，

4、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，1•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：D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1H1H2H3H4H5H6H

5、7H8H9H10H11H12P1P2D8P4D7D6D5P8D4D3D2D1由上表可得出:P1=D2㊉D4㊉D5㊉D7㊉D8P2=D2㊉D3㊉D5㊉D6㊉D8P3二D1㊉D5㊉D6㊉D7P4二D1㊉D2㊉D3㊉D4海明码的校验：S1=P1㊉D2㊉D4㊉D5㊉D7㊉D8S2=P2㊉D2㊉D3㊉D5㊉D6㊉D853二P3㊉D1㊉D5㊉D6㊉D754二P4㊉D1㊉D2㊉D3㊉D41.3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：Xilinxfoundationf3」设计软件、COP

6、2000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/输岀信号安排到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：牛成模块、校验模块、错误模块U6图2.1生成模块图2.2错误模块U5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II〜18按照公式:P1=D

7、2㊉D4㊉D5㊉D7㊉D8P2二D2㊉D3㊉D5㊉D6㊉D8P3二D1㊉D5㊉D6㊉D7P4二D1㊉D2㊉D3㊉D4生成了4位校验码P1/P2/P3/P4,从而得出了12位海明码。图2.4生成模块内部电路（2）功能仿真对牛成模块进行功能仿真，验证其功能的正确性。蛰LogicSimulator-XilinxFoundationF3.1i[hmm3]-[WaveformViewer0]图2.5SHENGCHENG模块仿真结果分析:输入11-18为10100000,输出01-012为101101000000,结果是正确的海明码。2.2.2

8、错误模块的设计与实现(1)元件结构本模块的原理是通过3线8线译码器的3进1出，输出一个1,与8位输入数据屮的一位异或，使Z发生错误，从而得出一组错误的数据。图2.6错误产生模块内部电路（2）功能仿真对创建的ERROR元件进行功能仿真，