VHDL实现IEEE802.3中的CRC32算法

2024-08-30 18:44

本文主要是介绍VHDL实现IEEE802.3中的CRC32算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

IEEE 802.3 标准中规定的 CRC32 算法是一种基于多项式除法的校验和计算方法。在以太网中,每个帧都包括一个CRC32校验字段,用于检测数据在传输过程中是否出现了错误。该算法使用的多项式为x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 多项式按正常写法是0x04C11DB7,计算CRC32时需要翻转 0xEDB88320,初始值为 0xFFFFFFFF。


使用环境:100M的MII接口(4数据线,25M时钟线),fpga通过MII接口发送UDP广播包

MII接口4数据线,一个时钟周期发送4个比特,计数CRC32直接按4bit计算

在网上能找到不少c语言计数方法

#include <stdio.h>	
#include <stdint.h>	// 多项式除数 0xEDB88320	
#define POLY 0xEDB88320UL	// 计算 CRC32 校验和	
uint32_t crc32(const void *data, size_t len)	
{	const uint8_t *bytes = data;	uint32_t crc = 0xFFFFFFFFUL;	// 循环处理每个字节	for (size_t i = 0; i < len; i++) {	crc ^= bytes[i];        // 把当前字节与 crc 的低 8 位进行异或操作	// 处理当前字节的 8 位,每次处理一位	for (int j = 0; j < 8; j++) {	if (crc & 1u) {      // 如果 crc 的最低位为 1,则右移并与多项式除数进行异或操作	crc >>= 1;	crc ^= POLY;	} else {            // 否则,只右移一个比特位	crc >>= 1;	}	}	}	return crc;	
}	

非常实用FPGA实现CRC校验介绍和代码生成工具_crc代码生成工具-CSDN博客

提到一个代码生成工具获取verilog计数方法

 --x8+x5+x4+1
        crcout(0) :=  r(0) xor r(3) xor r(4) xor r(6) xor d(0) xor d(3) xor d(4) xor d(6);
        crcout(1) :=  r(1) xor r(4) xor r(5) xor r(7) xor d(1) xor d(4) xor d(5) xor d(7);
        crcout(2) :=  r(2) xor r(5) xor r(6) xor d(2) xor d(5) xor d(6);
        crcout(3) :=  r(3) xor r(6) xor r(7) xor d(3) xor d(6) xor d(7);
        crcout(4) :=  r(0) xor r(3) xor r(6) xor r(7) xor d(0) xor d(3) xor d(6) xor d(7);
        crcout(5) :=  r(0) xor r(1) xor r(3) xor r(6) xor r(7) xor d(0) xor d(1) xor d(3) xor d(6) xor d(7);
        crcout(6) :=  r(1) xor r(2) xor r(4) xor r(7) xor d(1) xor d(2) xor d(4) xor d(7);
        crcout(7) :=  r(2) xor r(3) xor r(5) xor d(2) xor d(3) xor d(5);

上面是生成CRC-8的计数代码,CRC32计算需要32位,代码太多了!!!!个人感觉不太适合(资源占用情况、代码量)

通过研究c语言的CRC计算代码,可以分析出计算1个周期(4bit)步骤

1、将4bit与当前 CRC 寄存器的低 4 位进行异或操作。

2、将亦或后的CRC右移1位,再判断4bit异或操作后bit0状态,为1把CRC与多项式进行亦或计算

3、按步骤2计算3次,分别对步骤1异或操作后bit1\2\3同样操作一次

4、获取计算好的CRC了

按上面逻辑使用VHDL计算CRC32,步骤1结果只要16个,直接case语句分别计数,每种结果各个bit值固定,那么除了CRC值不确定,其他计数参数都固定,可以按步骤2-3把其余参数都计算出来,直接写入,VHDL不用完全把上面逻辑写入代码中

signal CRC: std_logic_vector(31 downto 0);
signal CRCBUF,CRCSUM: std_logic_vector(3 downto 0);CRCSUM<=CRCBUF xor CRC(3 downto 0);
process(CLK25M)beginif(CLK25M'event and CLK25M='1') thencase CRCSUM is  --多项式  0xEDB88320Lwhen "0000" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "00000000000000000000000000000000";when "0001" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "00011101101101110001000001100100"; --1DB71064when "0010" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "00111011011011100010000011001000"; --3B6E20C8when "0011" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "00100110110110010011000010101100"; --26D930ACwhen "0100" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "01110110110111000100000110010000"; --76DC4190when "0101" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "01101011011010110101000111110100"; --when "0110" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "01001101101100100110000101011000";when "0111" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "01010000000001010111000100111100";when "1000" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "11101101101110001000001100100000"; --EDB88320when "1001" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "11110000000011111001001101000100";when "1010" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "11010110110101101010001111101000";when "1011" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "11001011011000011011001110001100";when "1100" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "10011011011001001100001010110000";when "1101" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "10000110110100111101001011010100";when "1110" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "10100000000010101110001001111000";when "1111" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "10111101101111011111001000011100";when others => NULL;end case;end if;
end process;

我们计算下when "1011" => CRC<=("0000" & CRC(31 downto 4)) xor "11001011011000011011001110001100";

bit0=1,按c语言代码,for循环后,多项式右移了3bit,11101101101110001000001100100000右移3比特值00011101101101110001000001100100

bit2=1,按c语言代码,for循环后,多项式右移了2bit,11101101101110001000001100100000右移3比特值00111011011011100010000011001000

bit3=1,按c语言代码,for循环后,多项式没右移保存不变,11101101101110001000001100100000

3次异或多项式先亦或

00011101101101110001000001100100

00111011011011100010000011001000

11101101101110001000001100100000

异或后值为:

11001011011000011011001110001100

然后直接与右移4bit的CRC进行异或计算。(数据帧开始计算前需要把CRC初始化为FFFFFFFF)

这篇关于VHDL实现IEEE802.3中的CRC32算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!


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