海明码生成与校验.docVIP

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的设计 院（系）：计算机学院 专 业：网络工程 班 级学 号：2008040102061 姓 名：刘炎明 指导教师：毛艳娥 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 4 2.1 设计与实现 4 2.1.1设计方案 4 2.1.2器件的选择与引脚锁定 5 2.2 功能模块的设计与实现 6 2.2.1生成模块的设计与实现 7 2.2.2 错误模块的设计与实现 8 2.2.3 校验模块的设计与实现 10 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 18 附 录（程序清单或电路原理图） 19 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 （一）海明码的生成：因为要求的是8位的二进制数据，所以此处的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： H12——H1， 4个校验位P4～P1对应的海明码位号分别为：H8/H4/H2/H1，则有如下排列关系： D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1 按照海明码的原理得出如下的表格： 海明码位号 数据位/校验位 参与校验的校验位位号 被校验位的海明码位号=校验位位号之和 H1 P1 1 1=1 H2 P2 2 2=2 H3 D1 1,2 3=1+2 H4 P3 4 4=4 H5 D2 1,4 5=1+4 H6 D3 2,4 6=2+4 H7 D4 1,2,4 7=1+2+4 H8 P4 8 8=8 H9 D5 1,8 9=1+8 H10 D6 2,8 10=2+8 H11 D7 1,2,8 11=1+2+8 H12 D8 4,8 12=4+8 P1=D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7 P2=D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7 P3=D2⊕D3⊕D4⊕D8 P4=D5⊕D6⊕D7⊕D8 （二）海明码的校验： 海明码校验函数（S函数）及校验过程?偶校验? S1=P1⊕D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7 S2=P2⊕D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7 S3=P3⊕D2⊕D3⊕D4⊕D8 S4=P4⊕D5⊕D6⊕D7⊕D8 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。 图1.1 Xilinx foundation f3.1设计平台 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。 2.1.1设计方案 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。 图2.1 生成模块 图2.2 错误模块 图2.3 校验模块 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