错误检测与纠正电路的设计与实现

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SRAM软故障侦测与纠错方法研究及其电路实现的开题报告

SRAM软故障侦测与纠错方法研究及其电路实现的开题报告

SRAM软故障侦测与纠错方法研究及其电路实现的开题报告一、研究背景SRAM(Static Random Access Memory)是一种稳态随机存取存储器,常用于高速缓存、CPU寄存器等场合。

由于SRAM具有读写速度快、功耗低等特点,在现代电子系统中得到了广泛应用。

然而,由于制造工艺和设计实现中存在多种因素,SRAM在使用过程中往往会遭遇软故障(Soft Error),例如静电放电、电磁辐射等因素所引起的瞬时电压变化,这些都可能使得SRAM中的数据发生翻转,导致数据读出错误。

针对SRAM软故障的侦测和纠错问题,目前已经有一些研究工作。

依据已有的文献报道,常用的软故障侦测和纠错方法大致可以分为两类:基于硬件的方法和基于算法的方法。

其中基于硬件的方法多采用错误检测和纠正编码技术,例如奇偶校验码、海明码等;而基于算法的方法则是利用重读和镜像等技术来进行软故障的低成本附加检测和纠正。

在实际应用中,这些技术往往需要在设计时就提前考虑和落实。

因此,为了更好地针对SRAM软故障问题展开研究,本研究将从理论和实践两个方面入手,探讨SRAM软故障的侦测和纠错原理,并研究实际应用中的电路实现方法。

二、研究内容和目标本研究旨在对SRAM软故障侦测和纠错进行深入研究,具体内容和目标包括:1.研究SRAM软故障的成因、分类和检测方法,提出一种基于算法的SRAM软故障侦测和纠错方法,探讨其理论基础。

2.针对软故障检测和纠正技术的原理和实现,设计并实现一种基于Parity Tree和Mirror的SRAM软故障检测和纠错电路,实现对SRAM的数据翻转错误的检测和恢复。

3.基于实验验证,对设计的SRAM软故障检测和纠错电路进行测试,验证其可行性和有效性,同时对其性能进行评估和改进。

三、研究方法本研究将采用以下方法来对SRAM软故障侦测和纠错进行深入研究:1.理论研究:通过文献阅读和分析,对SRAM软故障的成因、分类和检测方法进行研究和总结,特别是针对基于算法的检测和纠正技术展开探讨,为后续的实验提供理论指导。

数字音频解码中的错误检测和纠正算法研究

数字音频解码中的错误检测和纠正算法研究

数字音频解码中的错误检测和纠正算法研究随着数字音频技术的不断发展,人们可以轻松地享受高质量的音乐、电影和其他音频内容。

然而,在数字音频的解码过程中,由于信号传输和存储中的噪声、失真或其他错误可能导致音频数据的损坏。

为了提高解码音频的质量和准确性,错误检测和纠正算法被广泛应用于数字音频解码中。

错误检测和纠正是数字音频解码中至关重要的步骤之一。

通过使用这些算法,我们可以检测并纠正在音频传输或存储过程中引入的错误,从而恢复原始音频信号的准确性和完整性。

在数字音频解码中,错误检测一般是通过添加冗余数据和校验位来实现的。

当音频数据传输或存储时,额外的冗余数据和校验位可以用来检测错误并纠正部分错误。

一种常用的错误检测和纠正算法是循环冗余校验(CRC)。

CRC算法可以根据数据位生成一组校验位,并在接收端使用相同的公式来验证数据的完整性。

如果接收到的数据与校验位不一致,就表示数据出现错误。

然后,CRC算法可以通过重新计算数据并与校验位进行比较,从而纠正部分错误。

CRC算法具有高效、简单和可靠的特点,因此在数字音频解码中得到广泛应用。

另一个常用的错误检测和纠正算法是海明码(Hamming Code)。

海明码通过对音频数据中的每一位进行编码,添加冗余位来实现错误检测和纠正。

使用海明码,可以检测和纠正多达一个位的错误。

海明码算法通过使用检验位来检测错误位置,并通过纠正位来纠正错误。

然后,接收端可以根据检验位对音频数据进行检查和纠正,从而恢复原始音频信号。

除了CRC和海明码,还有其他一些错误检测和纠正算法被应用于数字音频解码中,例如纠正前向差错(FEC)编码和冗余数据删除。

FEC编码通过向数据添加冗余信息,使接收端能够检测和纠正错误。

冗余数据删除则通过从数据中删除冗余信息来恢复原始音频信号的准确性。

这些算法在数字音频解码中起到了重要的作用,提高了音频的质量和准确性。

然而,需要注意的是,错误检测和纠正算法并不能完全消除所有的错误。

奇偶校验电路(Parity

奇偶校验电路(Parity

奇偶校验电路(Parity奇偶校验电路是一种用于检测和纠正数据传输中错误的电路。

它被广泛应用于计算机系统、通信系统以及各种电子设备中,以确保数据的准确性。

本文将介绍奇偶校验电路的工作原理、应用和优缺点等方面的内容。

一、奇偶校验电路的基本原理奇偶校验电路是一种基于二进制数码的校验技术,通过在数据传输过程中添加一些特殊的校验位来达到检测和纠正错误的目的。

如果数据传输中存在差错,奇偶校验电路可以通过对校验位进行检测,从而发现并纠正错误。

1. 将要传输的数据按照一定的格式转化为二进制数码,每一个比特位都有两种状态:0或1。

2. 统计数据中二进制数码为1的比特位数目,如果数目是奇数,则校验位的数值为0。

如果数目是偶数,则校验位的数值为1。

这个校验位的数值就是奇偶校验码,它会被添加到原有数据的末尾。

3. 在数据传输结束后,接收方会通过对数据中的所有校验位进行检测,来判断数据传输过程中是否存在错误。

1. 计算机系统中的串行通信:串行通信是指在计算机系统内部通过串行接口进行的数据传输。

串口通常采用奇偶校验电路来检测传输过程中的错误,以确保数据的准确传输。

2. 通信系统中的数据传输:在通信系统中,奇偶校验电路被广泛应用于数字通信、数据传输、以及各种调制解调设备中。

3. 存储系统中的数据传输:奇偶校验电路可以用于存储系统中的数据传输,确保数据在存储介质中的读取和写入过程中的准确性。

奇偶校验电路具有以下优点:1. 简单易用:奇偶校验电路具有简单的设计结构,易于实现。

2. 规范统一:奇偶校验电路已经成为一种国际标准,使用普遍,具有规范化的特点。

3. 低成本:由于奇偶校验电路的简单性和普及度,它的成本比其他校验技术要低得多。

4. 高效性能:奇偶校验电路的效率高,可以快速检测和纠正传输中的错误。

但奇偶校验电路也存在一些缺点:1. 可靠性不高:奇偶校验电路只能检测和纠正单个比特位的差错,对于多个比特位的错误检测和纠正能力较弱。

计算机系统的容错和恢复机制

计算机系统的容错和恢复机制

计算机系统的容错和恢复机制计算机系统的容错和恢复机制是保证系统稳定性和可靠性的重要组成部分。

随着计算机技术的发展和应用范围的扩大,系统出现错误和故障的概率也随之增加。

因此,对于计算机系统的容错和恢复机制的研究和应用变得尤为重要。

本文将介绍计算机系统的容错和恢复机制,包括硬件容错和软件容错两个方面,并探讨它们在保障系统可靠性上的应用。

一、硬件容错机制硬件容错主要是通过硬件设计和电路布线来提高计算机系统的稳定性和可靠性。

常见的硬件容错技术包括冗余和错误检测与纠正。

1. 冗余技术冗余技术是通过增加系统中的冗余组件来提高系统的可靠性。

常见的冗余技术包括备份冗余、硬件冗余和时钟冗余等。

备份冗余是指利用主备份设计来实现系统在主组件失效时能够自动切换到备份组件上继续工作。

硬件冗余是指在关键组件上增加冗余元件,一旦某个元件出现故障,系统可以自动切换到备用元件上。

时钟冗余是指通过多个时钟发生器保证系统中的时钟信号可用性,以防止由于单一时钟发生器故障而导致整个系统的停机。

2. 错误检测与纠正错误检测与纠正技术是通过校验码、纠错码和检错电路等方式来检测和纠正系统中的错误。

校验码主要是通过对数据进行校验和计算,以确定数据在传输过程中是否发生错误。

纠错码是一种能够自动检测和纠正数据传输中的错误的编码方式。

检错电路则是通过一系列的逻辑电路来检测系统电路中的错误。

二、软件容错机制软件容错机制是通过软件设计和程序算法来提高系统的可靠性。

软件容错技术主要包括多线程、异常处理和事务处理。

1. 多线程多线程是指在一个程序中同时运行多个线程,当某个线程出现错误或异常时,不会影响到整个程序的运行。

多线程技术可以提高系统的并发性和吞吐量,并且在某个线程出现故障时可以进行错误恢复。

2. 异常处理异常处理是指在程序运行过程中遇到异常情况时,能够捕捉并妥善处理异常,以保证程序的正常执行。

通过合理设置异常处理程序,可以在系统出现异常情况时尽快进行错误恢复,避免系统崩溃或数据丢失。

偶校验解码电路设计实验报告

偶校验解码电路设计实验报告

偶校验解码电路设计实验报告实验报告,偶校验解码电路设计。

引言:本实验旨在设计和实现一个偶校验解码电路。

偶校验是一种常用的错误检测和纠正技术,它能够检测和纠正数据传输过程中的单比特错误。

本实验将通过设计一个偶校验解码电路,验证其在数据传输中的可靠性和有效性。

一、设计原理:偶校验解码电路的设计原理是基于偶校验的概念。

偶校验要求在传输的数据中,二进制位的数量为偶数。

如果数据中二进制位的数量为奇数,那么偶校验解码电路会检测到错误,并尝试纠正。

偶校验解码电路的输入为传输的数据位和校验位,输出为纠正后的数据位。

二、电路设计:1. 输入端设计:传输的数据位和校验位将作为输入信号进入偶校验解码电路。

数据位的数量应与校验位的数量一致,以保证偶校验的有效性。

2. 偶校验电路设计:偶校验电路的设计基于异或门和与门。

首先,将传输的数据位和校验位输入到异或门中,异或门的输出将作为校验位的输入。

同时,将传输的数据位和校验位输入到与门中,与门的输出将作为数据位的输入。

这样,偶校验电路将根据输入的数据位和校验位进行校验,并输出纠正后的数据位。

3. 输出端设计:纠正后的数据位将作为输出信号从偶校验解码电路输出。

输出信号可以连接到其他电路或设备,用于进一步处理或显示。

三、实验步骤:1. 准备实验所需材料和工具,包括逻辑门、电路板、电源等。

2. 根据设计原理和电路设计,连接逻辑门和其他元件,组装偶校验解码电路。

3. 进行电路的布线和焊接,确保连接的可靠性和稳定性。

4. 打开电源,对电路进行供电。

5. 输入测试数据,包括传输的数据位和校验位,观察输出结果。

6. 分析输出结果,验证偶校验解码电路的可靠性和有效性。

7. 记录实验数据和观察结果,撰写实验报告。

四、实验结果与分析:根据实验步骤进行实验后,观察到输出结果与输入数据位和校验位一致,说明偶校验解码电路能够正确检测和纠正传输过程中的单比特错误。

实验结果表明,偶校验解码电路设计的正确性和有效性。

传感器电路中的容错设计与故障保护技术

传感器电路中的容错设计与故障保护技术

传感器电路中的容错设计与故障保护技术传感器是现代电子系统中不可或缺的组件,广泛应用于工业控制、医疗设备、汽车领域、智能家居等众多领域。

然而,在传感器电路中,由于环境因素、制造过程、长期使用等原因,可能会发生各种故障,如短路、断路、过压等,这对电路的正常工作造成了严重影响。

因此,传感器电路中的容错设计和故障保护技术显得尤为重要。

容错设计是指在传感器电路中采取一系列措施,使电路具备一定的容错能力,即在部分故障发生时仍能保持较好的工作状态。

容错设计的目的是提高系统的可靠性、稳定性和安全性。

首先,传感器电路中的容错设计可以通过使用冗余元件来实现。

冗余元件是在电路中添加额外的元件,以备份正常工作元件。

当主要元件发生故障时,可以通过自动切换或手动切换将冗余元件切换到工作状态,实现无缝切换,保证系统的连续工作。

这种容错设计可以显著提高系统的可用性。

其次,传感器电路中的容错设计还可以通过使用冗余信号进行容错。

冗余信号是在电路中添加额外的信号,用于检测和纠正传感器电路中的错误。

例如,可以在传感器输出信号中添加冗余数据,并使用校验算法对数据进行校验。

当检测到错误时,可以通过纠错算法自动修正错误,保证输出信号的准确性。

此外,传感器电路中的容错设计还可以采用错误检测和自动切断的策略。

通过在电路中添加错误检测电路,可以监测传感器电路中的故障和错误,当检测到故障时,可以自动切断电路,避免故障扩散,保护整个系统的稳定工作。

这种容错设计可以有效提高系统的安全性和可靠性。

除了容错设计,故障保护技术也是传感器电路中十分重要的一部分。

故障保护技术是指通过合理的设计和控制策略,防止故障发生或降低故障对系统的影响。

首先,故障保护技术可以通过使用保护元件来实现。

保护元件是在电路中添加的用于保护电路免受电压过高、过流或过载等因素影响的元件。

当电路中出现异常情况时,保护元件可以自动切断电路,防止大范围的故障发生,保护整个系统的正常工作。

其次,故障保护技术还可以通过使用电路隔离器来实现。

海明编解码实验报告

海明编解码实验报告

1. 理解海明编码的设计原理和检错纠错性能。

2. 设计并实现包含16位原始数据(汉字机内码)的海明编码。

3. 利用Logisim软件进行海明编码电路设计与海明解码。

二、实验原理海明编码是一种线性错误检测和纠正码,主要用于检测和纠正数据传输过程中出现的错误。

其基本原理是将原始数据按照一定的规则进行编码,增加额外的校验位,从而在接收端能够检测出错误并进行纠正。

在海明编码中,校验位的位置由以下公式确定:r = 2^i - 1,其中i为校验位的位置。

校验位的作用是覆盖所有包含该校验位在内的数据位,以确保数据传输的可靠性。

三、实验内容1. 海明编码设计(1)根据实验要求,设计包含16位原始数据的海明编码。

(2)根据海明编码原理,确定校验位的位置,计算校验位值。

(3)将原始数据与校验位合并,形成最终的海明编码。

2. 海明解码(1)将接收到的海明编码按照一定的规则进行解码,提取原始数据。

(2)根据校验位检测结果,判断是否存在错误。

(3)若存在错误,则进行错误纠正;若不存在错误,则输出原始数据。

3. Logisim软件实现(1)使用Logisim软件搭建海明编码电路,包括数据输入、校验位计算、编码输出等功能模块。

(2)使用Logisim软件搭建海明解码电路,包括数据输入、校验位计算、解码输出等功能模块。

1. 海明编码设计(1)根据海明编码原理,确定校验位位置:r = 2^i - 1,其中i为校验位的位置。

(2)计算校验位值:根据海明编码原理,计算每个校验位的值。

(3)将原始数据与校验位合并,形成最终的海明编码。

2. 海明解码(1)将接收到的海明编码按照一定的规则进行解码,提取原始数据。

(2)根据校验位检测结果,判断是否存在错误。

(3)若存在错误,则进行错误纠正;若不存在错误,则输出原始数据。

3. Logisim软件实现(1)使用Logisim软件搭建海明编码电路,包括数据输入、校验位计算、编码输出等功能模块。

(2)使用Logisim软件搭建海明解码电路,包括数据输入、校验位计算、解码输出等功能模块。

学会使用正交编码器进行错误检测和纠正

学会使用正交编码器进行错误检测和纠正

学会使用正交编码器进行错误检测和纠正正交编码器是一种常用的错误检测和纠正技术,在通信和计算机领域有着广泛的应用。

它通过添加冗余信息,实现对传输数据的错误检测和纠正,提高数据传输的可靠性。

下面将详细介绍正交编码器的原理、应用、优势和局限性。

一、正交编码器的原理1. 编码方式:正交编码器通常使用一种特定的编码方式,最常见的是海明码(Hamming Code)。

海明码将原始数据进行编码,生成冗余位信息,使得接收端可以通过比较校验位和收到的数据,检测出错误的位并进行纠正。

2. 基于异或运算:正交编码器通过使用异或(XOR)运算,对原始数据和校验位进行计算,生成编码后的数据。

接收端再次使用异或运算对接收到的编码数据和校验位进行计算,得到纠正后的数据。

二、正交编码器的应用1. 数据传输:正交编码器在数据传输中起到了重要的作用。

在网络通信中,通过对数据进行正交编码,可以提供更可靠的数据传输,减少传输错误率,提高网络性能。

2. 存储系统:正交编码器也广泛应用于存储系统中。

例如,在硬盘驱动器中,通过使用正交编码器,可以在存储和读取数据时进行错误检测和纠正,确保数据的完整性和可靠性。

3. 无线通信:在无线通信中,正交编码器被用于调制和解调过程中。

通过对数据进行正交编码,可以提高信道容量和抗干扰能力,使得无线通信更加稳定和可靠。

三、正交编码器的优势1. 错误检测和纠正:正交编码器可以检测传输数据中的错误位,并进行纠正,提供更可靠的数据传输。

2. 降低错误率:通过增加冗余位信息,正交编码器可以降低数据传输过程中的错误率,提高数据传输的可靠性。

3. 简单实现:正交编码器的实现相对简单,通常采用异或运算等基本逻辑运算,可以在硬件电路、嵌入式系统或软件程序中实现。

四、正交编码器的局限性1. 传输开销:为了提供更可靠的数据传输,正交编码器增加了冗余信息,导致传输开销增加。

传输的数据量相对原始数据会增加一些,从而影响传输效率。

2. 纠正能力有限:正交编码器具有一定的纠正能力,但当错误位数量超过纠正能力时,就无法进行纠正,而只能进行错误检测。

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摘要:针对一些恶劣的电磁环境对随机存储器(RAM)电路误码影响的情况,根据纠错编码的基本原理,提出简单实用的能检查两位错误并自动纠正一位错误的EDAC算法;通过VHDL语言编程设计,由FPGA器件来实现,并给出仿真结果。

关键词:错误检测与纠正(EDAC)汉明距离FPGAVHDL引言在一些电磁环境比较恶劣的情况下,一些大规模集成电路常常会受到干扰,导致不能正常工作。

特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件,往往会在强干扰下发生翻转,使原来存储的0变为1,或者1变为0,造成的后果往往是很严重的。

例如导致一些控制程序跑飞,存储的关键数据出错等等。

现在,随着芯片集成度的增加,发生错误的可能性也在增大。

在一些特定的应用中,这已经成为一个不能忽视的问题。

例如在空间电子应用领域,单粒子翻转效应就成为困扰设计师的一个难题。

在这种情况下,我们可以采用错误检测与纠正EDAC(ErrorDetectionAndCorrection)电路来有效地减少或避免这种情况的出现。

根据检错、纠错的原理,主要思想是在数据写入时,根据写入的数据生成一定位数的校验码,与相应的数据一起保存起来;当读出时,同时也将校验码读出,进行判决。

如果出现一位错误则自动纠正,将正确的数据送出,并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据;如果出现两位错误则产生中断报告,通知CPU进行异常处理。

所有这一切动作都是靠硬件设计自动完成的,具有实时性和自动完成的特点。

通过这样的EDAC电路,能大大提高系统的抗干扰能力,从而提高系统的可靠性。

当然,有一些现成的集成电路芯片可以完成上述功能,如74系列的74630芯片等。

但由于嵌入式系统中,往往由于集成化的需要,要将这样的功能集成到FPGA中去实现,因此采用VHDL语言进行设计具有灵活性和通用性的特点。

1检错与纠错原理首先来看看检错和纠错的基本原理。

进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加入不同方式的冗余码,以便在信息读出的时候依靠多余的监督码或校验码来发现或自动纠正错误。

针对误码发生的特点,即错误发生的随机性和小概率性,它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位(bit),因此,如果能够设计自动纠正一位错误,而检测两位错误的编码方式,就可以大大的提高系统的可靠性。

现在我们以16位的CPU数据总线为例,假定信息源的位数为16,要构造一种能够纠正一位错误,检查两位错误的编码方式。

根据纠错定理,需要设计最小汉明距离≥4的码组。

我们可以采用线形分组码,利用线性分组码的概念可以构造六位监督码,它们由如下线性关系产生:其中,d0~d15为16位数据(15为最高位MSB,0为最低位LSB),C0~C5为产生的六位监督码,表示进行异或运算。

在数据读出时,我们只需要考察伴随式S=[S0S1S2S3S4S5],其中:很容易证明,根据伴随式进行误差诊断,符合表1所列情况。

表1误差诊断码表伴随式错误位置数据位校验位无错d0d1d2d3d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13 d14 d15 C0 C1 C2 C3 C4 C5S0 1 11 1 0 01 1 1 01 01 0 0 0 0 0 0S1 11 11 11 01 01 01 0 0 00 0S21 11 111 01 01 0 01 0 0 0 0S3 1 1 1 0 01 1 01 1 1 0 00 0 01 0 0 0S4 0 01 1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 0 0 01 0 0S5 0 0 0 0 0 0 0111111111当S=[000000]时,数据正确无误;当S=[001011]时,数据错一位,并且错误发生在d0位,可将d0位的数据取反加以纠正;当S=[001101]时,数据错一位,并且错误发生在d1位,可将d1位的数据取反加以纠正; ...当S=[110100]时,数据错一位,并且错误发生在d15位,可将d15位的数据取反加以纠正;当S=[000001]时,数据错一位,并且错误发生在C0位;...当S=[100000]时,数据错一位,并且错误发生在C5位;当S为其它情况时,至少发生两位错误。

可以看出,这种编码方式可以满足自动纠正一位错误,而发现两位错误的要求。

下面就进一步讨论如何用电路来实现。

2EDAC电路的设计EDAC电路必须配合CPU的读写时序进行工作,不同类型CPU的时序往往是不一样的。

一般来说,总可以分为读周期和写周期。

在写周期时,按照上面的设计逻辑,根据16位数据位生成6位的校验字,这时,数据位是输入,校验位是输出,并在该写周期中将数据位和校验位都存储到相应的存储器位置中去,这种情况比较简单。

在读周期时,情况复杂些,可以设计成三步完成。

第一步,在CPU读信号来之前,由于存储器地址和片选信号已经有效,可先将数据位和校验位读入,这时,数据位和校验位都是作为输入。

第二步,在读信号来时,将数据位、校验位锁存,同时进行检测,如果无错,则不进行任何处理,直接将数据输出;如果发现二位错,则产生中断;如果是一位错,在输出上有所反应,并进入下一步。

第三步,如果是数据位出错,将其自动更正,并将正确的值再回写到相应的内存地址中,将正确的数据值输出到数据总线;如果是校验位出错,可以直接将正确的数据位输出到数据总线上。

这部分功能是EDAC功能的核心,可以用VHDL语言来实现,以下是设计思路。

(1)对输入的设计①数据位和校验位的输入。

②控制端的输入。

经过前面的分析,一共有四种状态(写一种状态、读三种状态),可以设计两个控制端,设为C0、C1。

其功能见表2。

(2)对输出的设计①数据位和校验位的输出。

其中校验位的输出在读周期和写周期有所不同:在写周期校验位输出是生成的校验位;而读周期就没有必要输出校验位了,可以设计为输出伴随式S。

②错误标记输出。

在应用中,可以设计两种错误标记输出,分别记为ERR和INT。

其中ERR输出1表示数据位有错误产生,包括可自动纠正的一位错误和两位或两位以上错误。

INT 输出1则表示发生了两位或以上错误,无法自动纠正,向CPU申请中断,由CPU进行异常处理。

在表2中,总结了上面所描述的功能设计。

表2EDAC模块功能表控制端存储器周期功能描述数据位校验位错误标记输出C0C1ERRINT写周期产生校验位,并输出输入输出1读周期读入数据位和校验位输入输入11读周期锁存数据位和校验位并进行错误检测锁存锁存0/10/11读周期校正错误并输出诊断结果输出输出伴随式S0/10/1图1为EDAC部分逻辑等效图。

利用这个EDAC模块再辅以简单的外围电路就可以实现较强的EDAC功能,可以把这一部分整个电路都集成到FPGA中。

3仿真结果仿真环境:MAX+plusII10.0。

仿真模拟器件:FLEX10K系列,EPF10K10LC84-3。

信号功能说明见表3。

表3仿真信号说明信号名称功能说明CLK模拟CPU时钟,在该仿真中设定时钟频率为10MHzWRITE模拟CPU发出的写信号READ模拟CPU发出的读信号MEMW由EDAC电路发出的内存写信号,主要用于数据纠正后的回写HIGH恒为高电平,提供芯片使能信号INTEDAC电路检测到两个以上错误时发出的中断请求信号ERREDAC检测到错误时发出的信号,构校验位产生一位错误时不产生该信号CBIN[5..0]6位校验位输入DBIN[15..016位数据位输入CBOUT[5..0写周期时作校验输出,读周期时输出为伴随式SDBOUT[15..016位数据位输出(1)写周期的仿真图2所示仿真图中,275~500ns仿真了一个写周期,数据输入是AA55,而校验位输出是00,通过验证是符合上面的设计逻辑的。

(2)读周期的仿真在读周期的仿真中,我们模拟了以下四种情况。

①正确的读周期:出现在650~975ns,校验位、数据位都是正确值。

②数据位出现一位错误:图2中1.25~1.65μs模拟了数据位产生一位错误的情况。

数据正确的情况下应该是AA55,但现在d8位发生了错误,读入的数据变为AB55,可以看出数据已经被自动更正为AA55;同时,ERR输出1表明有错误发生,CBOUT输出为23,即100011,从表1可以看出是d8位发生了错误。

③校验位出现一位错误:图2中1.8~2.0μs模拟了校验位产生一位错误的情况。

校验位正确的情况下应该是00,但现在C2位发生了错误,读入的数据变为04,可以看出数据没变,仍为正确值AA55;同时,ERR没有输出,CBOUT输出为04,即000100,从表一可以看出是C2位发生了错误。

④发生了两位错误:图2中2.4~2.75μs模拟了数据位产生两位错误的情况。

数据正确的情况下应该是AA55,但现在d8位和d0位发生了错误,读入的数据变为AB54,可以看出EDAC电路已经无法自动更正。

ERR和INT同时输出1表明有多位错误发生,INT信号可以向CPU申请中断,用中断服务程序进行异常处理。

可以看出仿真结果可以满足设计时的思想,能够起到自动纠正一位错误和检测两位错误的功能。

图2仿真结果结语本文利用纠错编码的基本知识,提出了一种简单实用的能自动纠正一位错误和检查两位错误的编码方法,并且通过VHDL语言编程,用FPGA器件来实现。

在我们自己的嵌入式系统中,EDAC电路已经得到了应用和验证。

现在越来越多的嵌入式系统对可靠性要求越来越高,采用EDAC技术可以简单有效地提高系统的容错能力;但针对不同系统,EDAC和CPU的时序配合可能会有所不同。

例如,对于一些时钟频率比较高的CPU,可能需要插入等待周期等等,但由于采用VHDL语言进行设计,有很大的灵活性,稍加改动就可以满足不同场合的需求。

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