高速以太网CRC校验的实现

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
一 引言 为了确保数据在计算机系统中传输和存储中正确可靠,引入了信道编码。对于信道编码有两个方面,一是要求编码后的码流频谱适应信道频率特性,二是检测并纠正产生的误码。前者属于谱成形技术,后者为差错控制技术。CRC码属于后者。它是通过增加冗余信息,达到发现误码的目的。常见的冗余校验有奇偶校验,海明校验,循环冗余校验。 本文讨论循环冗余校验(CRC)的实现,及其在以太网中的应用。 二 循环冗余码介绍 1循环冗余码是建立在近世代数基础上的。编解码电路简单,检错能力强。在计算机系统的数据存储及传输中得到广泛应用。 2编码原理 设待发送比特数据为D(x),生成多项式为G(x)。信息码长k位,校验码长n-k位,则编码后的码长为n位。如图1: 编码步骤:信息数据D(x)乘以 ,得到的多项式除以生成多项式G(x),最终得到的余式R(x)即为CRC校验码。它跟在信息码后一并发往信道。 并不是所有的多项式都可以做位生成多项式G(x),常见的生成多项式有: CRC8=X8+X5+X4+1 CRC-CCITT=X16+X12+X5+1 CRC12=X12+X11+X3+X2+1 CRC16=X16+X15+X5+1 CRC32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X1+1 3 CRC32的实现 以太网信道编码采用的是CRC32,所以在这里给出CRC32的实现,它在一般CRC基础上增加了些细节。 介绍以太网MAC帧结构 从数学上讲,相应给定帧的CRC值由下述过程定义: (1) 对该帧的前32位作求补运算。 (2) 然后,将该帧的n位看作为(n-1)阶多项式M(x)的系数。 (3) M(x)乘以 ,然后除以G(x),得到余式R(x)。 (4) 对该比特位逐位求补,结果作为CRC。 主要实现方式有串行和并行两种: (a)通过线性反馈移位寄存器串行实现(以CRC-CCITT为例),见图2 信息流由低位送入寄存器,当所有信息比特送入寄存器完毕后,寄存器中则为校验码。 (b)CRC32的并行实现 串行处理对于高速以太网如100M,10G等,显然是不合适的,在此我门给出CRC的并行实现方法,以一个字节位处理单位。下面给出C语言实现的CRC32源程序: 由于以太网CRC32要求对帧的前32bit取反,我门可以初始化寄存器为全1来达到此目的。 Crcbuff中存放需要编码的信息比特,最后计算出CRC校验码,跟随信息码一同发送出去。 4总结 本文是针对项目中嵌入式设备的联网问题,设计的CRC32校验算法,已经在FPGA中成功实现,由于用FPGA实现编码相对简单,这里就不再累述。 作者Email: lijunshen148@sohu.com
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/network/200703/10025.html
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