m基于FPGA的Hamming汉明编译码verilog实现,包含testbench测试文件,不使用IP核

简介: m基于FPGA的Hamming汉明编译码verilog实现,包含testbench测试文件,不使用IP核

1.算法仿真效果
本系统进行了Vivado2019.2平台的开发,测试结果如下:

c9d86e3d517e077822872ba2f27a6387_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg
3501d30314de4d668224f8318648f88c_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.jpg

2.算法涉及理论知识概要
在现代数字通信和存储系统中,错误检测和纠正(Error Detection and Correction, EDC)机制是至关重要的。Hamming码,以其发明者Richard Hamming命名,是一种线性错误检测和纠正码,广泛应用于这些系统中。随着技术的发展,现场可编程门阵列(FPGA)已成为实现这些编码方案的高效平台。以下将详细介绍基于FPGA的Hamming汉明编译码的原理。

   Hamming码是一种能够检测多个比特错误,同时纠正单个比特错误的线性纠错码。它通过增加冗余校验位来实现错误检测和纠正。

2.1 Hamming编码过程
假设我们要发送一个包含k个数据位的消息。为了使用Hamming码,我们需要增加一些校验位,使得总位数n满足(2^r \geq n + 1),其中r是校验位的数量,(n = k + r)。

确定校验位位置:校验位的位置是2的非负整数次幂,即1、2、4、8等位置。数据位则填充在剩余的位置。

构建校验方程:对于每一个校验位,我们需要构建一个校验方程。假设(p_i)是第i个校验位,那么与(p_i)对应的所有数据位和校验位的索引的二进制表示中,第i位都应该是1。

计算校验位值:通过异或运算计算每个校验位的值。将所有与特定校验位相关的位(包括其他校验位)进行异或运算,结果即为该校验位的值。

生成码字:将计算出的校验位插入到预定的位置,形成最终的码字。
2.2 Hamming解码与纠错
在接收端,通过重新计算校验和可以检测出错误。如果重新计算的校验和与接收到的校验和不匹配,说明发生了错误。Hamming码可以纠正单个比特的错误,其纠正过程如下:

计算校正子:校正子是接收到的码字中所有与特定校验位相关的位的异或结果。
错误定位和纠正:校正子可以看作是错误位置的二进制表示。如果校正子为0,说明没有错误;否则,校正子的二进制表示指出了错误发生的位置。通过翻转该位置的比特,可以纠正错误。
2.3 FPGA实现
在FPGA上实现Hamming编译码器主要涉及硬件描述语言(如VHDL或Verilog)的使用,以及数字逻辑设计。

编码器
编码器模块负责接收数据位,并计算出相应的校验位。它可以通过组合逻辑或有限状态机实现。组合逻辑实现通常更快,但可能消耗更多的资源。

解码器与纠错器
解码器模块负责接收完整的码字,并重新计算校验和。如果检测到错误,纠错器模块将定位并纠正错误。这两个模块也可以通过组合逻辑或有限状态机实现。

   Hamming码是一种高效且广泛使用的错误检测和纠正机制。通过FPGA实现Hamming编译码器,可以显著提高数字通信和存储系统的可靠性和性能。FPGA的并行性和可配置性使得它能够以低成本和高效率实现这些复杂的编码方案。

3.Verilog核心程序````timescale 1ns / 1ps
//
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2024/01/06 03:26:47
// Design Name:
// Module Name: TEST
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//

module TEST();

reg i_clk;
reg i_rst;
reg[7:0] i_din;

wire [11:0] o_data_enc;
wire [7:0] o_data_dec;

Hamming_enc Hamming_enc_U(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_din (i_din),
.o_dout(o_data_enc)
);

wire[11:0]o_data_err = o_data_enc ^ 11'b000_0001_0000;
Hamming_dec Hamming_dec_U(
.i_din (o_data_err),
.o_dout(o_data_dec)
);
initial
begin
i_clk = 1'b1;
i_rst = 1'b1;
i_din = 8'b0000_0000;

#100
i_rst = 1'b0;

end
always #5 i_clk = ~i_clk;
always #10 i_din = i_din + 8'd1;

endmodule
```

相关文章
|
30天前
|
传感器 算法 计算机视觉
基于肤色模型和中值滤波的手部检测算法FPGA实现,包括tb测试文件和MATLAB辅助验证
该内容是关于一个基于肤色模型和中值滤波的手部检测算法的描述,包括算法的运行效果图和所使用的软件版本(matlab2022a, vivado2019.2)。算法分为肤色分割和中值滤波两步,其中肤色模型在YCbCr色彩空间定义,中值滤波用于去除噪声。提供了一段核心程序代码,用于处理图像数据并在FPGA上实现。最终,检测结果输出到"hand.txt"文件。
|
1月前
|
算法 异构计算
m基于FPGA的电子钟verilog实现,可设置闹钟,包含testbench测试文件
该文介绍了基于FPGA的电子钟设计,利用Vivado2019.2平台进行开发并展示测试结果。电子钟设计采用Verilog硬件描述语言,核心包括振荡器、分频器和计数器。时间显示为2个十进制格式,闹钟功能通过存储器和比较器实现,当当前时间等于设定时间时触发。文中给出了Verilog核心程序示例,展示了时钟信号、设置信号及输出的交互。
27 2
|
2天前
|
机器学习/深度学习 算法 异构计算
m基于FPGA的多通道FIR滤波器verilog实现,包含testbench测试文件
本文介绍了使用VIVADO 2019.2仿真的多通道FIR滤波器设计。展示了系统RTL结构图,并简述了FIR滤波器的基本理论,包括单通道和多通道的概念、常见结构及设计方法,如窗函数法、频率采样法、优化算法和机器学习方法。此外,还提供了Verilog核心程序代码,用于实现4通道滤波器模块,包含时钟、复位信号及输入输出接口的定义。
18 7
|
14天前
|
测试技术 C语言
网站压力测试工具Siege图文详解
网站压力测试工具Siege图文详解
21 0
|
1月前
|
JavaScript jenkins 测试技术
这10款性能测试工具,收藏起来,测试人的工具箱!
这10款性能测试工具,收藏起来,测试人的工具箱!
|
1月前
|
人工智能 监控 测试技术
利用AI辅助工具提升软件测试效率
【2月更文挑战第17天】 随着科技的不断发展,人工智能(AI)在各个领域的应用越来越广泛。在软件测试领域,AI技术也发挥着重要作用。本文将探讨如何利用AI辅助工具提升软件测试效率,包括自动化测试、智能缺陷识别和预测等方面。通过引入AI技术,软件测试过程将变得更加高效、准确和可靠。
178 1
|
1月前
|
Web App开发 前端开发 测试技术
探索自动化测试工具:Selenium的威力与应用
探索自动化测试工具:Selenium的威力与应用
探索自动化测试工具:Selenium的威力与应用
|
1月前
|
测试技术
现代软件测试中的自动化工具与挑战
传统软件测试面临着越来越复杂的系统架构和不断增长的测试需求,自动化测试工具应运而生。本文将探讨现代软件测试中自动化工具的应用和挑战,深入分析其优势与局限性,为软件测试领域的发展提供思路和启示。
|
29天前
|
jenkins 测试技术 持续交付
现代软件测试中的自动化工具与挑战
随着软件开发领域的不断发展,自动化测试工具在测试过程中扮演着越来越重要的角色。本文将探讨现代软件测试中自动化工具的应用及面临的挑战,旨在帮助开发人员和测试人员更好地理解和应对自动化测试中的问题。
|
14天前
|
测试技术 Linux Apache
网站压力测试工具webbench图文详解
网站压力测试工具webbench图文详解
10 0

热门文章

最新文章