【導讀】在工業(yè)環(huán)境中，電子系統通常工作在極端的溫度條件下，或處于電子噪聲環(huán)境，或是其它惡劣條件，而系統在這種條件下能 否正常工作至關(guān)重要。舉例來(lái)說(shuō)，如果發(fā)送給控制機器臂位置 的DAC 的數據遭到破壞，機器臂就會(huì )按非預期的方向移動(dòng)， 這不僅危險，而且代價(jià)巨大。試想一下，機器臂如果砸到生產(chǎn) 線(xiàn)上的新車(chē)，或者更糟，砸到生產(chǎn)工人，后果會(huì )怎樣？
有幾種方法可以確保收到正確數據后才執行動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的方 式就是控制器回讀所發(fā)送的數據。如果接收的數據與發(fā)送的數 據不匹配，則說(shuō)明其中一者已受到破壞，必須發(fā)送新數據并進(jìn) 行驗證。這種方法的確可靠，但產(chǎn)生的開(kāi)銷(xiāo)也很大，每段數據 都必須經(jīng)過(guò)驗證，傳輸的數據量要翻一倍。
另一種替代方法是循環(huán)冗余校驗（CRC），即隨每個(gè)數據包發(fā) 送一個(gè)校驗和（checksum），接收器就會(huì )指示是否存在問(wèn)題， 所以控制器無(wú)需驗證接收。校驗和一般通過(guò)向數據應用一個(gè)多 項式方程式來(lái)生成。應用于一個(gè)24 位字時(shí)，CRC-8 可產(chǎn)生一 個(gè)8 位校驗和。將校驗和與數據組合在一起，全部32 位都發(fā) 送到能夠分析該組合的器件，并指示是否出錯——這種方法雖 然不是無(wú)可挑剔解決方案，但卻比讀寫(xiě)方法更加高效。
ADI 公司的眾多DAC 都采用了分組差錯校驗（PEC）的形式 來(lái)實(shí)現CRC。不需要PEC 功能時(shí)，則寫(xiě)入24 位數據。要添加 PEC 功能，24 位數據需增加相應的8 位校驗和。如果接收的 校驗和與數據不一致，輸出引腳被拉低，指示存在錯誤?？刂?器清除錯誤，使引腳返回高電平，并重新發(fā)送數據。圖1 所示 為如何用SPI 接口應用數據的示例。表1 列出了能夠采用分組 差錯校驗的ADI 器件示例。
圖1. 采用和不采用分組差錯校驗的SPI寫(xiě)入
表1. 采用分組差錯校驗的ADI 器件示例
生成分組差錯校驗和
CRC-8 算法采用多項式 C(x) = x8 + x2 + x1 + 1. For x = 2時(shí)，此式 等于二進(jìn)制值100000111。要生成校驗和，需將24 位數據左移 8 位，產(chǎn)生一個(gè)后8 位為邏輯0 的32 位數。對齊CRC 多項式， 使其MSB 與該32 位數據最左側的邏輯1 對齊。對該數據施加 一個(gè)異或（XOR）函數，以產(chǎn)生一個(gè)新（更短）的數字。（數 字匹配得到邏輯0，不匹配得到邏輯1。）再次對齊CRC 多項 式，使其MSB 與第一個(gè)結果最左側的邏輯1 對齊，重復上述 步驟。最后，原始數據將減少至小于CRC 多項式的值。此值 即是8 位校驗和。圖2 演示了推演校驗和的方法。
圖2. 生成24 位數（(0x654321)）的校驗和
結論
圖2 中的示例采用（十六進(jìn)制）值0x654321 作為24 位數據字。 對該數據應用CRC-8 多項式可生成校驗和0x86。數據和校驗 和發(fā)送至兼容的ADI 公司產(chǎn)品時(shí)，只有兩段數據都正確到達， 該數據才會(huì )被接收。此方法提高了數據傳輸的可靠性，并可確 保遭破壞的數據幾乎永遠不會(huì )被接收。
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