Аппаратное обеспечение кодека

Протокол заседания комиссии по защите курсового проекта

от ________________2014г. №__________

Состав комиссии:______

______

(должность, ученая степень, ученое звание)

 

Утверждена распоряжением заведующего кафедрой ______________РСПИ____________________

(наименование кафедры)

от «___» ________ 2014 г. №________.

Слушали защиту курсового проекта______________________________________________________

_____________________Разработка кодека блочного кода на микроконтроллере____________________

по дисциплине ____________________ Цифровые устройства и микропроцессоры _____________________

студента группы_________________РС-1-11_______

(группа) (Ф.И.О.)

 

Во время защиты курсового проекта (работы) были заданы следующие вопросы:

1 _____________

2. _____________

3. _____________

Итоговая (комплексная) оценка выполнения и защиты курсового проекта (работы) _____________________

Члены комиссии ____________

____________

(подпись) (Ф.И.О.)

 

Оглавление

Введение

Анализ задания. 7

Структурная схема кодека. 7

Расчет матрицы кода. 10

Карта памяти. 12

Структурная схема алгоритма кодирования и декодирования. 12

Схема подключения внешних портов ввода/вывода. 14

Код программы.. 15

Вывод. 18

Список используемой литературы.. 19

 

 

 

Введение

 

Помехоустойчивое кодирование широко используется в системах передачи информации для повышения достоверности. Введение избыточности позволяет исправлять появляющиеся в линии связи ошибки.

Систематическим (n,k,d) кодом называется блочный код, у которого первые символов - информационные, а остальные (n-k)- проверочные. Параметр является расстоянием Хемминга и соответствует минимальному числу символов, на которое отличаются любые два кодовых слова. Такой код может исправлять не менее (n-1)/2 ошибок.

Кодовое слово можно формально представить в виде многочлена степени (n-1) от , причём коэффициенты при соответствующих степенях являются символами кодового слова

.

В систематическом коде коэффициенты при x^n-1,….,x^n-k будут всегда выбираться в качестве информационных, а последние символов, т.е. коэффициенты при x^n-k-1,x^n-k-2,..,x⁰ в качестве проверочных символов.

 

a_n-1, a_n-2, a_n-k a_n-k-1, a_n-k-2, a₁, a₀

 

 

Представление кодового слова в виде многочлена степени (n-1) позволяет характеризовать блочный циклический код также двумя многочленами: порождающим и проверочным . Действия над многочленами выполняются в поле Галуа по модулю 2.

Любой циклический код может быть представлен в виде систематического при помощи следующих рассуждений. Пусть - многочлен, в качестве коэффициентов которого при слагаемых содержащих , выбраны информационные символы, а коэффициенты при слагаемых со степенями меньшими, чем , равны нулю. Этому многочлену соответствует вектор, первые компонент которого -произвольные информационные символы, а последние компоненты равны нулю. Тогда в соответствии с алгоритмом деления Евклида

.

Здесь g(x) – порождающий многочлен, q(x) – результат деления

x^n-1,x^n-2,…x^n-k на g(x), r(x) – остаток от деления.

Степень многочлена меньше, чем , степень многочлена Отсюда

и, следовательно - кодовый многочлен (так как делится на порождающий многочлен нацело).

Так как степень меньше, чем , то все слагаемые в этом многочлене степеней и больше, равны нулю.

Следовательно, коэффициентами при членах высшего порядка в многочлене являются неизменные информационные символы, а коэффициентами при членах низшего порядка -проверочные символы.

Если в качестве выбирать последовательно степени , то коэффициенты многочленов

являются кодовыми векторами, составляющими базис линейного векторного пространства. Тогда из этих векторов при можно составить порождающую матрицу линейного систематического блочного кода

,

где - единичная матрица размерности kxk, а - матрица коэффициентов многочленов - остатков размерности (n-k)xk.

Процесс кодирования сводится к перемножению строки информационных символов на порождающую матрицу

.

Код, порождаемый матрицей , является также нулевым пространством матрицы

.

Следовательно, произведение кодового вектора на транспонированную матрицу приводит к нулевому вектору

,

где .

Воздействие помех можно формально представить как прибавление по к передаваемому кодовому вектору вектора помех. Тогда принятый вектор

.

Здесь е – вектор ошибок.

Синдромом называется произведение принятого вектора на транспонированную проверочную матрицу

.

 

.

Cледовательно, синдром определяется только вектором ошибок. Анализируя синдром, можно определить позиции в кодовом векторе, где произошли ошибки.

 

 

Анализ задания

 

В данном курсовом проекте будет спроектирован кодек блочного кода на микроконтроллере в соответствии с исходными данными:

Скорость передачи информационных символов равна 1200 Бод, длина кода n=21, длина информационного блока k=14, порождающий многочлен g(x)= .

Данные поступают в последовательном виде, передаются в параллельном.

Будет использован микроконтроллер Freescale MC68HC11E1, сдвиговые регистры SN74ALS164, регистр-защелка MC74HC373 (8-разрядные).

 

Разработка кодека

Аппаратное обеспечение кодека

Рассмотрим структурную схему кодека, изображенную на рис.2.

Вверху рисунка показан блок кодера, внизу – блок декодера.

В блоке кодера присутствуют (слева направо):

· Сдвиговые регистры для преобразования последовательного кода в параллельный и инвертор для синхронизации его с микроконтроллером

· Микроконтроллер, обозначенный МК

· Сдвиговые регистры для преобразования параллельного кода в последовательный

Блок декодера аналогичен блоку кодера, за исключением того, что в нем отсутствует преобразование параллельного кода в последовательный, и регистры имеют большую разрядность, т.к. кодовое слово занимает 3 байта, а информационный блок – 2.