奇偶校驗是一種簡單、實現(xiàn)代價小的檢錯方式，常用在數(shù)據(jù)傳輸過程中。對于一組并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（通常為8比特），可以計算岀它們的奇偶校驗位并與其一起傳輸。接收端根據(jù)接收的數(shù)據(jù)重新計算其奇偶校驗位并與接收的值進行比較，如果二者不匹配，那么可以確定數(shù)據(jù)傳輸過程中岀現(xiàn)了錯誤；如果二者匹配，可以確定傳輸過程中沒有出錯或者出現(xiàn)了偶數(shù)個錯誤(出現(xiàn)這種情況的概率極低)。

需要指出當出現(xiàn)偶數(shù)個錯誤時，奇偶校驗是無法檢測此時電路出現(xiàn)傳輸錯誤。例如，發(fā)送的數(shù)據(jù)為8’b1010_1011此時計算出的偶校驗值是1。如果在傳輸中后兩位從11跳變?yōu)?0，那么此時接收到的數(shù)據(jù)為8’b10100100，接收的偶校驗值仍然為1。對接收的數(shù)據(jù)進行偶校驗計算，得到的結果仍然為1，這與收到的校驗值是相同的，接收電路無法檢測出接收數(shù)據(jù)中岀現(xiàn)的錯誤。

奇偶校驗位有兩種類型：偶校驗位與奇校驗位。

以偶校驗位來說，如果一組給定數(shù)據(jù)位中1的個數(shù)是奇數(shù)，補一個bit為1，使得總的1的個數(shù)是偶數(shù)。例：0000001, 補一個bit為1, 00000011。

以奇校驗位來說，如果給定一組數(shù)據(jù)位中1的個數(shù)是奇數(shù)，補一個bit為0，使得總的1的個數(shù)是奇數(shù)。例：0000001, 補一個bit為0, 00000010。

簡單理解奇偶校驗：

奇校驗：原始碼流+校驗位 總共有奇數(shù)個1

偶校驗：原始碼流+校驗位 總共有偶數(shù)個1

二、XOR法

2.1 XOR法

題目：采用XOR法試寫一個發(fā)送端奇偶校驗器，在發(fā)送端會輸入一段8bit的數(shù)據(jù)，可以選擇切換奇數(shù)校驗或者偶數(shù)校驗，并且將校驗值附在末位輸出。

2.2 verilog代碼

//使用XOR法設計奇偶校驗器module parity_checker01( input           clk, input           rst_n, input           parity_odd,//是否為奇校驗：奇數(shù)校驗為1，偶數(shù)校驗位0 input   [7:0]   data_in,//輸入的八位數(shù)據(jù) output  [8:0]   data_out,//輸出的九位數(shù)據(jù) output  reg     even_bit,//偶數(shù)校驗碼 output  reg     odd_bit//計數(shù)校驗碼 ); //使用按位異或確定偶數(shù)校驗碼和奇數(shù)校驗碼 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin even_bit <= 1'b0; odd_bit  <= 1'b0; end else begin even_bit <= ^data_in; //偶校驗條件下計算出來的校驗位 odd_bit  <= ~(^data_in);//奇校驗條件下計算出來的校驗位 endend //組合邏輯完成輸入數(shù)據(jù)與校驗碼的拼接assign data_out = parity_odd ? {data_in[7:0],odd_bit}  : {data_in[7:0],even_bit}; endmodule

2.3 Testbench

`timescale 1ns / 1ps//仿真時間單位1ns 仿真時間精度1psmodule parity_checker01_tb();  //信號申明regclk;regrst_n;reg parity_odd;reg [7:0] data_in;wire [8:0]  data_out;wire even_bit;wire odd_bit;  //模塊實例化（將申明的信號連接起來即可）parity_checker01 u_parity_checker01( .clk (clk), .rst_n (rst_n), .parity_odd (parity_odd), .data_in (data_in), .data_out (data_out), .even_bit (even_bit), .odd_bit (odd_bit) ); //生成時鐘信號always #5 clk = ~clk;  //生成復位信號//為時鐘信號和復位信號等賦初值initial begin clk = 1; rst_n = 1; data_in = 0; parity_odd = 1; #5  rst_n <= 0; #5  rst_n <= 1; data_in = 8'h01; #20 data_in = 8'hb7; #20 data_in = 8'h32; #20 data_in = 8'he9; #20 data_in = 8'hd3;end  endmodule

2.4 仿真結果

三、計數(shù)器法

3.1 計數(shù)器法

題目：采用計數(shù)器法試寫一個發(fā)送端奇偶校驗器，在發(fā)送端會輸入一段8bit的數(shù)據(jù)，可以選擇切換奇數(shù)校驗或者偶數(shù)校驗，并且將校驗值附在末位輸出。

3.2 verilog代碼

//使用計數(shù)器法設計奇偶校驗器module parity_checker02( input           clk, input           rst_n, input           parity_odd,//是否為奇校驗：奇數(shù)校驗為1，偶數(shù)校驗位0 input   [7:0]   data_in,//輸入的八位數(shù)據(jù) output  [8:0]   data_out,//輸出的九位數(shù)據(jù) output  reg     even_bit,//偶數(shù)校驗碼 output  reg     odd_bit//奇數(shù)校驗碼 );  //定義一個三位寬的計數(shù)器reg[2:0] cnt;  //計數(shù)器模塊//輸入數(shù)據(jù)data_in逢1逐位計數(shù)integer i;always @(*) begin cnt = 3'd0; for (i=0;i<8;i=i+1) begin if(data_in[i]==1'b1) begin cnt = cnt + 1; end endend  //計數(shù)器校驗模塊//使用時序邏輯對計數(shù)器中的1校驗奇數(shù)or偶數(shù)//計數(shù)器最低位為奇數(shù)，則整體為奇數(shù)，反之為偶數(shù)always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begineven_bit <= 1'b0; odd_bit  <= 1'b0; end else if(cnt[0] == 1'b1) begin//通過計數(shù)器最低位判斷是否為偶數(shù)even_bit <= 1'b1; odd_bit  <= 1'b0; end else begineven_bit <= 1'b0;odd_bit  <= 1'b1; endend  //組合邏輯完成輸入數(shù)據(jù)與校驗碼的拼接assign data_out = parity_odd ? {data_in[7:0],odd_bit}  : {data_in[7:0],even_bit};  endmodule

3.3 Testbench

`timescale 1ns / 1ps//仿真時間單位1ns 仿真時間精度1psmodule parity_checker02_tb();//信號申明regclk;regrst_n;reg parity_odd;reg [7:0] data_in;wire [8:0]  data_out;wire even_bit;wire odd_bit;  //模塊實例化（將申明的信號連接起來即可）parity_checker02 u_parity_checker02( .clk (clk), .rst_n (rst_n), .parity_odd (parity_odd), .data_in (data_in), .data_out (data_out), .even_bit (even_bit), .odd_bit (odd_bit) ); //生成時鐘信號always #5 clk = ~clk;  //生成復位信號//為時鐘信號和復位信號等賦初值initial begin clk = 1; rst_n = 1; data_in = 0; parity_odd = 1; #5  rst_n <= 0; #5  rst_n <= 1; data_in = 8'h01; #10 data_in = 8'hb7; #10 data_in = 8'h32; #10 data_in = 8'he9; #10 data_in = 8'hd3;end  endmodule

仿真結果

四、總結

奇偶校驗器設計主要思路是通過弄清一組數(shù)據(jù)中“1”和“0”的數(shù)目。若是奇校驗則原始碼流+校驗位總共有奇數(shù)個“1”；若是偶校驗則原始碼流+校驗位總共有偶數(shù)個“1”。設計方法主要有XOR法和計數(shù)器法。XOR法最簡單，只需要對數(shù)據(jù)使用按位異或，輸出為“0”代表數(shù)據(jù)中“1”位偶數(shù)個；計數(shù)器法最直觀，計數(shù)器中數(shù)值的奇偶性表示對應數(shù)據(jù)中“1”個數(shù)的奇偶。

Tips:判斷計數(shù)器是奇數(shù)還是偶數(shù)主要有判斷data_out[0]和取余數(shù)兩種方法，前者綜合后耗損的資源太多不推薦前者