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RVMCU课堂「19」: 手把手教你玩转RVSTAR—CRC计算篇

发表于 2021-06-10 16:23:20
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在之前的内容里,我们介绍了很多通信协议,不过仅讲解了数据的收发方法,而在实际的通信系统中,除了要实现收发外,还要尽量保证数据尽量不出差错。为尽量提高接收方收到数据的正确率,在接收数据时要对数据进行差错检测,检测的方式有很多种,常见的有奇偶校验、海明校验和CRC(循环冗余校验)。其中CRC的检错正确率、速度和成本等方面都具有优势,也被广泛应用于计算机网络通信中,本期内容我们就通过一个小实验,带领大家了解GD32VF103片内CRC单元的应用方法。

系统环境

Windows 10-64bit

软件平台

NucleiStudio IDE 202102版
或 PlatformIO IDE

硬件需求

RV-STAR开发板





CRC(循环冗余校验)


循环冗余校验(Cyclic redundancy check,CRC)是一种根据网上数据包或计算机文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数,主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。生成的数字在传输或者存储之前计算出来并且附加到数据后面,然后接收方进行检验确定数据是否发生变化。一般来说,循环冗余校验的值都是32位的整数。由于本函数易于用二进制的计算机硬件使用、容易进行数学分析并且尤其善于检测传输通道干扰引起的错误,因此获得广泛应用。
此方法是由W. Wesley Peterson于1961年发表,具体的计算流程在本期内容中不作详述,请读者查阅相关资料或文献进行学习。



GD32VF103的计算单元




GD32VF103的CRC计算单元使用固定多项式计算32位CRC校验码,其主要特征如下:

  • 32位数据输入/输出寄存器CRC_DATA

  • 固定的CRC计算多项式:0x4C11DB7,与以太网CRC计算多项式相同,即CRC-32/MPEG-2


  • 对于32位的输入数据,从数据输入到得出计算结果,需4个AHB时钟周期,在此期间因32位的输入缓存存在,AHB总线不会挂起

  • 如果不通过软件设置CRC_CTL寄存器的方式清除CRC_DATA寄存器,CRC计算单元将基于新输入的原始数据和前一次CRC_DATA寄存器中的结果进行计算

  • 提供一个与计算无关的独立8位寄存器CRC_FDATA,可以供其他任何外设随时使用




实验部分


本期实验主要让大家了解CRC计算单元的应用方法,而不涉及具体的通信过程,实验思路如下:


  • 选取一个特定的32位输入数据 0x1234ABCD

  • 使用在线的CRC计算工具,计算出上述输入值的CRC值为 0x9B3CD6F8

  • 编写代码,使用片上CRC计算单元计算输入数据的CRC值,与在线工具计算的CRC值进行比对,使用板载的LED来表示比较结果,LED亮表示CRC值计算正确

例程如下:

#include "nuclei_sdk_hal.h"

/* CRC input value */
uint32_t val = (uint32_t)0x1234ABCD;
/* pre-calculated CRC value for input value */
uint32_t val_crc = (uint32_t)0x9B3CD6F8;

int main(void)
{
    /* init the built-in green led */
    gd_rvstar_led_init(LED1);
    /* enable the CRC clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_CRC);

    /* reset the CRC to clear the register */
    crc_data_register_reset();

    /* compare the pre-calculated CRC value with the value calculated by hardware */
    if (val_crc == crc_single_data_calculate(val)) {
        gd_rvstar_led_on(LED1);
    } else {
        gd_rvstar_led_off(LED1);
    }
}


创建工程,添加以上例程到main.c文件中,然后编译上传到开发板中,观察到RV-STAR的板载绿色LED点亮,说明硬件的CRC单元计算出了正确的CRC值。

本期内容到此结束,欢迎读者们在社区中进行交流。

实验源码

https://github.com/Nuclei-Software/nuclei-board-labs/tree/master/rvstar/crc/crc_single_data


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