16位CRC并行编解码电路原理图

首先，了解实验的大体要求，该实验要求我们对16位数据进行CRC编码，生成22位数据；再将22位CRC编码进行解码成16位数据，且判断数据是否在传输过程中发生一位错，两位错的情况，若出错，则必须对数据进行纠正。因此该实验要进行两个的电路图的设计。

一、16位CRC并行编码电路设计

1.解题思路

①已知该实验输入的是16位数据，输出22位CRC编码数据，其中包括16位原始数据，6位校验位，其中一位为总的奇偶校验位（校验位的位数也可由k+r<=2^r-1得到）。因此此时的r=5（不包含奇偶校验位），选择的多项式G(x)位数则为r+1=6位，此时我选择的多项式是G(x)=100101（该多项式不固定，选择其它六位的多项式也是可以的）。

②CRC编码原理：原始16位数据Q(X),左移r=5位成21位Q’(x)（即后面补r个0），再与多项式100101做模2运算，得到的r位的余数，将该余数替换掉Q’(X)后面的r位，即将它后面的r个0替换成该余数。如图所示r5r4r3r2r1便是得到的余数，而r6是总的奇偶校验位，对所有数据进行异或便可得到该偶校验位r6。

③由于要采用并行编码，又有以下公式

因此可先对该16位数据按位与该多项式进行模2除运算，再根据其实际数据进行异或操作。

举个例子：

因此根据该思路，先将16位原始数据所对应位置上取1时，与G(x)进行模2除运算得到各自的5位余数，再用选择器进行根据每一位数据选择输入的是余数还是0，最后将16个输入数据进行异或，即可得到5位最终的余数。

③选择器的使用原理：

此时选择器的选择端连接的是D1，由于D1数据位宽为1，则选择器有2^1=2个输入端。当D1为0，则输入0端的数据即00；若D1为1时，则输入1端的数据即0a。

因此根据选择器的选择原理，将16位数据Di（i=1，2…16)作为选择端控制每位数据输入的是00还是该位与多项式进行模2运算后的余数，最后将最终输入的16个5位数据进行异或，即可得到最终的余数。

2.求16位与多项式的余数

如上图所示，Di（i=1，2…16）分别位数CRC编码的第7，8，9…22位上，因此其各自取1时与多项式模2除运算后的余数如下所示：

3.电路图设计

（r6是总的偶校验位）

二、16位CRC并行解码电路设计

该电路会比较难理解，要进行检错以及数据纠正得到原始的16位数据。

1.检错原理

① 接收方在接受到CRC编码后，将该编码与多项式进行模2除运算，得到余数r’，再根据q（假设q为总的奇偶检验位,将所有数据进行异或可得）的值进行判断数据是否产生错误，及产生错误后是一位错还是两位错。其检查原理同海明码的检错原理相同。

有以下情况：

①当r’ =0,q=0,表示数据无出错；

②r’ !=0,q=1,表示发生一位数据出错；

③r’ =0,q=1,表示该奇偶校验位出错，即发生一位出错；

④r’ !=0,q=0,表示发生两位数据出错。

②求余数时，可参照设计CRC编码时求余数的方法

因为CRC编码最后的r位少于多项式位数，因此可将最后r位看作一个整体，让它与多项式进行模2除运算后，得到的余数显然是它本身，因此让它与其它16位数据与G(x)模2除后所得的余数进行异或，即可得最后接收方检验的余数。

如下图所示，箭头所指的该5位数据位便是其最终得到的余数（异或门输出位宽为5）。

2.纠错，得原始16位数据

①若CRC编码发生出错，而它的出错位可能为第7，8，9…22位(不考虑第1到6位，因为我们要得的原始16位数据处于第7…22位上，因此只需要判断这些位是否出错，若出错对它们进行纠正，再输出即可）。因此将CRC编码按位取反后再与G(x)进行模2除运算，若余数为0，则说明该位出错，因此将余数取反为1，再与该位数据进行异或从而纠正该位的数据；若余数不为0，则说明该数据位并未发生传输错误，因此对该余数取反为0，再与该位的数据进行异或得到的数据仍为该数据位。（x异或0=x，x异或1=x反）

②CRC编码按位取反（即按位异或1）后再与G(x)进行模2除运算，根据公式可化成

CRC编码%G(x)异或该数据位取1%G(x)。

例如：假设第7位出错

CRC%100101异或100 0000%100101=CRC%100101异或0a。

3.电路图设计：

以下为完整电路图

以下分开截图

4.通过测试

注：①（“老母亲帮的叮嘱‘）希望好好理解下实验原理，再去做，就不会产生太多的错误短路什么的！！！

②做编码的实验时，注意要检查下该隧道是否连接上了数据

③在解码的电路设计，常量0和余数都是五位，所以设置其对应器件位宽是五位的。

例如以下的器件（不止这些数据位是5位，就不一一举出了）

如果设置位宽不对，后面可能会产生短路即显示红线！！！

④太多用错逻辑门的，要好好理解下原理再去做就不会花太多时间卡在这一关啦

以下是常被用错的逻辑门，至于原理为何用这些门，上面解题思路讲到了，这里就不说了哈

编辑：黄飞