CRC基本原理
在串行數據流的最有效的檢錯方案是CRC(Cyclic Redundancy check)循環冗余檢驗,CRC循環冗余校驗最根本的原理就是將原始數據除以某個固定的數,然后所得的余數就是CRC校驗碼,根據校驗碼位數的不同常用的CRC循環冗余校驗算法有:CRC8、CRC12、CCITT CRC16、ANSI CRC16、CRC32。這次我只實現了CRC8的算法,至于CRC16或CRC32下次再研究。
對于CRC的基本原理我們可以根據具體的硬件電路圖來理解,通常CRC循環冗余校驗可以表示為帶有反饋的移位寄存器,移位寄存器的階數就是CRC字節的位數。另一種表示方法是將CRC表示為X的多項式,X的冪次數就是CRC字節相應的位數,系數為“1”表示相對應階數的寄存器有反饋,系數為“0”表示無反饋。

計算之前先將移位寄存器全部清零,然后將數據一位一位地串行方式輸入移位寄存器,當所要計算的有用數據最后一位輸入后,此時移位寄存器中的值就是所輸入這段有用數據的CRC8校驗值。
我們可以通過CRC8的兩個重要性質來驗證我們事先CRC8算法的正確性,這兩個性質在接下來的仿真過程中要用到:
1)當CRC8的移位寄存器的初始值為八位的數據A時,如果將相同的8位數據A依次輸入給移位寄存器,寄存器將清零。也可以說成是A除以A余數為0。
2)當CRC8的移位寄存器的初始值為八位的數據 時,如果我們將 的反碼 依次輸入給移位寄存器,移位寄存器的結果將是35H,也就是十進制的53。利用該特性可以對CRC8算法進行驗證。
算法實現
以上所介紹的這種串行移位寄存器的方式主要是幫助我們掌握CRC校驗的基本原理,當然實現上也可以用Verilog語言實現這種硬件電路,可想而知這種方式計算起來是相當慢的,要1個clk計算1bit。常用的CRC8算法是查找表算法。
該算法是以一次輸入8位數據din為單位的,也就是說一個時鐘內并行輸入一個字節數據,下一個時鐘即可算出CRC8校驗字節。利用Verilog語言先定義一個CRC8字節的寄存器,在CRC8寄存器內容的基礎上,利用新輸入的8位數據計算新的CRC8字節來更新CRC8寄存器。如果CRC8寄存器初始值為0,那么輸入8位數據后計算得到的CRC8就有256種可能。因此,定義了一個查找表reg [7:0] CRC8_table[255:0]并初始化為如下所示:

下面說下實現該算法的過程:輸入的8位數據din即作為查找表CRC8_table的索引i = din,然后執行CRC8 《= CRC8_table語句就得到了該字節的CRC8校驗碼,然而以上過程的前提是CRC8寄存器初始化為0,若CRC8寄存器不為0,那么查找表的索引i的計算應為當前CRC8與輸入數據的異或,即 i = CRC8^din,然后執行語句CRC8 《= CRC8_table就得到了新的CRC8校驗碼。依次循環處理每個字節。。。。。。
首先定義了個module

SCLK輸入時鐘,在上升沿對輸入數據din[7:0]采集,使能信號EN, 計算結果CRC8[7:0]