FPGA奇偶校驗(yàn)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法

在數(shù)字電路中，數(shù)據(jù)的正確性非常重要。 為了保證數(shù)據(jù)的正確性，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需要添加一些冗余信息，以便在接收端進(jìn)行校驗(yàn)。 其中一種常用的校驗(yàn)方式是奇偶校驗(yàn)（Parity Check）。 本文將介紹奇偶校驗(yàn)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法，并給出FPGA實(shí)現(xiàn)的代碼示例。

一、奇偶校驗(yàn)原理

奇偶校驗(yàn)是一種基本的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式，其原理是在數(shù)據(jù)的尾部添加一個(gè)位，使得該位和數(shù)據(jù)中所有1的個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)或偶數(shù)。 由于校驗(yàn)位的加入，使得數(shù)據(jù)傳輸中一旦數(shù)據(jù)錯(cuò)誤就能夠被檢測(cè)出來(lái)，從而保證了數(shù)據(jù)的正確性。

奇偶校驗(yàn)可以采用兩種方式：奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)。

奇校驗(yàn):：全部數(shù)據(jù)和該校驗(yàn)位中“1”的總數(shù)為奇數(shù)，則表示數(shù)據(jù)無(wú)誤，否則數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

偶校驗(yàn)：全部數(shù)據(jù)和該校驗(yàn)位中“1”的總數(shù)為偶數(shù)，則表示數(shù)據(jù)無(wú)誤，否則數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

奇偶校驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速，不需要大量計(jì)算。 但是奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)出錯(cuò)誤，不能糾正錯(cuò)誤，因此在實(shí)際應(yīng)用中很少單獨(dú)使用，通常與其它更加強(qiáng)大的校驗(yàn)方式結(jié)合起來(lái)使用。

以輸出一組16bit數(shù)據(jù)為“1100_0011_1101_0100”為例，這組數(shù)據(jù)中有8個(gè)“1”。

如果使用奇校驗(yàn)，則校驗(yàn)位為1，傳輸數(shù)據(jù)實(shí)際為16bit數(shù)據(jù)+1bit奇校驗(yàn)位，即“1100_0011_1101_0100_1”。

如果使用偶校驗(yàn)，則校驗(yàn)位為0，傳輸數(shù)據(jù)實(shí)際為16bit數(shù)據(jù)+1bit偶校驗(yàn)位，即“1100_0011_1101_0100_0”。

二、FPGA奇偶校驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、多位輸入，分別用每位做：與、或、異或

module test( 
    input [3:0] in,
    output out_and,
    output out_or,
    output out_xor
);
    //方法一
    assign out_and = in[0] & in[1] & in[2] & in[3];
    assign out_or  = in[0] | in[1] | in[2] | in[3];
    assign out_xor = in[0] ^ in[1] ^ in[2] ^ in[3];

    //方法二
    assign out_and = ∈
    assign out_or = |in;
    assign out_xor = ^in;

endmodule

2、奇偶校驗(yàn)測(cè)試

奇偶校驗(yàn)只要求出其中一個(gè)，另一個(gè)取反即得到了。

module parity_check(
input [7:0] data_in,
input sel,
output check
);

wire even;// 偶校驗(yàn)
wire odd;// 奇校驗(yàn)

assign even = ^data_in;
assign odd = ~even;

assign check = (sel)?odd : even;

endmodule

測(cè)試激勵(lì)

module sim(

    );
	
reg clk;
reg [7:0] data_in;

parity_check u_parity_check (
  .data_in(data_in),
  .sel(1'b0)
);

initial begin
    data_in = 0;
    
    #10 data_in = 8'b1011_1000;
    #10 data_in = 8'b1011_0000;
    #10 data_in = 8'b1111_1000;
    #10 data_in = 8'b1011_1100;
    #10 data_in = 8'b1011_1010;
    #10 data_in = 8'b1111_1010;
    #10 data_in = 8'b1011_1001;
    #10 data_in = 8'b1011_1101;
    #10 data_in = 8'b1011_1011;
    
    #10 $finish;
end
	
	
endmodule

仿真測(cè)試結(jié)果圖：

從圖中可以看出，仿真測(cè)試結(jié)果與預(yù)期一致。

三、總結(jié)

奇偶校驗(yàn)算法很簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很容易，本文提供了一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)，大家可以參考下。