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CAN總線中循環(huán)冗余校驗碼的原理及其電路實現(xiàn)
摘要：在CAN網(wǎng)絡中傳輸攝文時，噪聲干擾或傳輸中斷等因素往往使接收端收到的報文出現(xiàn)錯碼。為了及時可靠地把報文傳輸給對方并有效地檢測錯誤，需要采用差錯控制。詳細介紹了CAN總線中循環(huán)冗余校驗碼的差錯控制原理及其實現(xiàn)方法。關鍵詞：循環(huán)冗余校驗 差錯控制 報文
在CAN系統(tǒng)中為保證報文傳輸?shù)恼_性，需要對通信過程進行差錯控制。目前常用的方法是反饋重發(fā)，即一旦收到接收端發(fā)出的出錯信息，發(fā)送端便自動重發(fā)，此時的差錯控制只需要檢錯功能。常用的檢錯碼兩類：奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼。奇偶校驗碼是一種最常見的檢錯碼，其實現(xiàn)方法簡單，但檢錯能力較差；循環(huán)冗余校驗碼的編碼也很簡單且誤判率低，所以在通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。下面介紹CAN網(wǎng)絡中循環(huán)冗余校驗碼（即CRC碼）的原理和實現(xiàn)方法。
1 CRC碼檢錯的工作原理
CRC碼檢錯是將被處理報文的比特序列當作一個二進制多項式A（x）的系數(shù)，該系數(shù)除以發(fā)送方和接收方預先約定好的生成多項式g(x)后，將求得的余數(shù)P(x)作為CRC校驗碼附加到原始的報文上，并一起發(fā)給接收方。接收方用同樣的g(x)去除收到的報文B(x)，如果余數(shù)等于p(x)，則傳輸無誤（此時A（x）和B(x)相同）；否則傳輸過程中出錯，由發(fā)送端重發(fā)，重新開始CRC校驗，直到無誤為止。
上述校驗過程中有幾點需注意：①在進行CRC計算時，采用二進制（模2）運算法，即加法不進位，減法不借位，其本質就是兩個操作數(shù)進行邏輯異或運算；②在進行CRC計算前先將發(fā)送報文所表示的多項式A(x)乘以xn，其中n為生成多項式g(x)的最高冪值。對二進制乘法來講，A(x)·xn就是將A(x)左移n位，用來存放余數(shù)p（x），所以實際發(fā)送的報文就變?yōu)锳（x）·xn+p(x)；③生成多項式g(x)的首位和最后一位的系數(shù)必須為1。
圖1為CRC校驗的工作過程。
目前已經(jīng)有多種生成多項式被列入國際標準中，如：CRC-4、CRC-12、CRC-16、CCITT-16、CRC-32等。CAN總線中采用的生成多項式為g(x)=x15+x14+x10+x8+x7+x4+x3+1�？梢钥闯�，CANU叫線中的CRC校驗采用的多項式能夠校驗七級，比一般CRC校驗（CRC-4、CRC-12、CRC-16等）的級數(shù)（二～五級）要高許多，因而它的檢錯能力很強，誤判率極低，成為提高數(shù)據(jù)傳輸質量的有效檢錯手段。
圖2 產生CRC校驗碼的硬件電路
2 CRC碼的電路實現(xiàn)
2.1 硬件電路的特點
在CAN總線中為了產生CRC碼，硬件電路除了具有復位和時鐘信號以外，還需要以下兩個控制信號的參與：①填充位解除信號destuff，它的有效邏輯值是1；②CRC檢驗的使能信號enable，有效邏輯也為1。該硬件電路的特點是采用選擇器和反相器代替?zhèn)鹘y(tǒng)設計中用的異或門，既實現(xiàn)了比較功能，又降低了生產成本，同時也為工程師們提供了一種新的設計思路。
2.2 硬件電路圖
圖2即為實現(xiàn)CRC碼的硬件電路圖。
圖中需要說明的幾點如下：①使能信號和填充位解除信號省略；②crcnxt代表的邏輯值為輸入報文序列和CRC寄存器的最高位
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