循環(huán)冗余校驗(yàn)確保正確的數(shù)據(jù)通信

在工業(yè)環(huán)境中，電子系統(tǒng)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(tǒng)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(jī)器臂位置的DAC 的數(shù)據(jù)遭到破壞，機(jī)器臂就會(huì)按非預(yù)期的方向移動(dòng)，這不僅危險(xiǎn)，而且代價(jià)巨大。試想一下，機(jī)器臂如果砸到生產(chǎn)線上的新車，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(shù)據(jù)后才執(zhí)行動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的方式就是控制器回讀所發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)不匹配，則說(shuō)明其中一者已受到破壞，必須發(fā)送新數(shù)據(jù)并進(jìn)行驗(yàn)證。這種方法的確可靠，但產(chǎn)生的開(kāi)銷也很大，每段數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要翻一倍。

　　另一種替代方法是循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC），即隨每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送一個(gè)校驗(yàn)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(yàn)證接收。校驗(yàn)和一般通過(guò)向數(shù)據(jù)應(yīng)用一個(gè)多項(xiàng)式方程式來(lái)生成。應(yīng)用于一個(gè)24 位字時(shí)，CRC-8 可產(chǎn)生一個(gè)8 位校驗(yàn)和。將校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)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(cuò)——這種方法雖然不是無(wú)可挑剔解決方案，但卻比讀寫方法更加高效。

　　ADI 公司的眾多DAC 都采用了分組差錯(cuò)校驗(yàn)（PEC）的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)CRC。不需要PEC 功能時(shí)，則寫入24 位數(shù)據(jù)。要添加 PEC 功能，24 位數(shù)據(jù)需增加相應(yīng)的8 位校驗(yàn)和。如果接收的校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)不一致，輸出引腳被拉低，指示存在錯(cuò)誤?？刂破髑宄e(cuò)誤，使引腳返回高電平，并重新發(fā)送數(shù)據(jù)。圖1 所示為如何用SPI 接口應(yīng)用數(shù)據(jù)的示例。表1 列出了能夠采用分組差錯(cuò)校驗(yàn)的ADI 器件示例。

圖1. 采用和不采用分組差錯(cuò)校驗(yàn)的SPI 寫入