CN1310531A - 高速数据传输中的差错检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种高速数据传输中的差错检测方法,通过在发送端和接收端对所传输的数据信息进行编码和解码,解决上述包含奇偶校验位的数据信息与高速串行数据收发器的数据位不匹配的矛盾。这种方法既可以在发送端将数据的奇偶校验信息通过编码合成于数据包中,以便通过高速收发器来传输;又可以在接收端通过解码将数据包的数据奇偶校验位恢复,并保证所传输的数据信息的正确无误。
Description
本发明涉及一种通信传输技术，更确切地说，涉及一种高速数据传输中的差错检测方法，属于数字信息的传输中检测或防止收到信息中的差错的装置技术领域。
在高速数字数据信号的传输中，一种称为高速串行数据传输的技术已经趋向成熟而获得广泛应用。该高速串行数据传输是由互相独立的两部分：发送部分和接收部分共同完成的。在发送部分，要对传输的数据信息采用适当的编码方式(如8B/10B编码)，并将时钟信息合成到编码后的数据信息中，再经并串转换后，通过高速串行传输数据收发器转换成高速差分信号来传输(高速差分信号高达几个Gbit/s)。在接收部分，则通过高速串行传输数据收发器对该高速差分信号进行串并转换，从中提出时钟信息和数据信息。通常，应用这种高速串行数据传输技术传输的数据信息，每个数据字节大多为8位或16位。但是，在实际应用中，许多需要进行传送的数据字节中，除了包含8/16位数据以外，还有对应的奇偶校验位。如果直接使用上述高速串行数据收发器来传输上述包含奇偶校验位的数据信息就十分困难。
本发明的目的是提供一种数据信息在高速数据传输中的差错检测方法，通过对所传输的数据信息进行编码和解码，解决上述包含奇偶校验位的数据信息与高速串行数据收发器的数据位不匹配的矛盾。这种方法既可以在发送端将数据的奇偶校验信息通过编码合成于数据包中，以便通过高速收发器来传输；又可以在接收端通过解码将数据包的数据奇偶校验位恢复，并保证所传输的数据信息的正确无误。
本发明的目的是这样实现的：包括有发送编码和接收解码两大部分，其特征在于：具体操作步骤如下：在发送编码部分：
a、首先分析需要传送的数据包的格式及所使用的高速串行传输数据收发器接口的特点：在一个数据包完整的发送周期为N，该数据包的长度为M(M≤N-3)，发送数据接口包括数据位为B(如8bit)和校验位；高速收发器的发送端接口的数据位为B，无奇偶校验位；
b、产生数据包的数据校验结果标志：在每一个发送周期N中，顺序接收该数据包的每一个字节，同时计算出该字节的奇偶校验结果；并判断该计算出的奇偶校验位结果是否和所接收到该字节的奇偶校验位一致；如果两者结果不一致，则停止判断，直接在发送该数据包的M个字节后，在第M+1字节至第M+K(K≥1)字节添加该数据包数据传输校验出错的标志(如AA)；如果上述两者结果一致，则顺序依次判断其后所有的字节；如所有M个数据字节都无错，则在该数据包的M个字节之后的第M+1字节至第M+K(K≥1)字节添加该数据包数据校验正确的标志(如55)；
c、产生传输线路监测校验标志：由于数据可能在高速传输收发器的传输中出错，对其所传送的数据包中的M+K个字节(其中包括M个数据和K个校验标志)进行校验(如：循环冗余码校验，即CRC校验)，并将该校验结果添加在所发送数据包的第M+K+1至M+K+Q(1≤Q≤N-M-K)个字节上；
在接收解码部分：
d、分析接收部分的数据包格式及高速串行传输数据收发器接口的特点：在一个数据包完整的接收周期为N，数据包的长度为M(M≤N-3)，发送数据接口包括数据位为B(如8bit)和校验位；如所接收的该数据包中，有一个字节的奇偶校验位不对，该数据包就被丢弃；高速收发器接收端接口数据位为B，无奇偶校验位；
e、恢复该数据包的前M-1个数据的奇偶校验位：在高速收发器的接收端，接收数据；对所接收到的前M-1个数据字节，通过运算产生奇偶校验位，并和接收的数据信息一起送往处理模块；
f、确定该数据包中第M个字节的奇偶校验位，具体步骤如下：
(1)接收到第M个数据字节后，通过运算产生其奇偶校验位A；
(2)接收第M+1字节至第M+K(K≥1)字节的数据，根据接收到的奇偶校验标志，判断该发送的数据包中是否存在有数据奇偶校验错误；
(3)对所接收的M+K个数据字节进行校验(如：循环冗余码校验)，产生校验结果B；
(4)接收该数据包的第M+K+1至M+K+Q(1≤Q≤N-M-K)字节的数据，判断其是否和前M+K个数据的奇偶校验结果一致；
(5)产生第M个字节的奇偶校验位：如果接收到的奇偶校验标志表示发送的数据有错，或者第(4)步的结果不一致，则把上述运算产生的奇偶校验位A取反，并和数据信息一起送往处理模块；否则，将运算产生的奇偶校验位A和数据信息一起送往处理模块。
下面结合附图具体介绍本发明的用于高速收发器传输的数据编码和解码的方法：
图1是高速数据传输系统中高速收发器送往处理模块的信号的时序图。
图2是应用本发明对数据进行编码后送往高速收发器发送端的信号时序图。
图3是应用本发明在高速收发器接收端接收数据信号送往处理模块的信号时序图。
图4是应用本发明在收发器接收端处理模块对数据解码后送往系统的信号时序图。
参见图1，在ATM骨干交换机中，需要传送的每个数据字节都是由8位数据和1位奇偶校验位所组成，每发送一个数据包需要占用68个时钟周期，每个数据包包含有64个数据字节。要采用8比特数据位宽的高速收发器来传送上述数据，分析其时序状况，可以采用本发明的高速传输编码和解码的方法来实现。
首先，分析需要传送的数据包的格式及高速串行传输数据收发器接口特点。在ATM骨干交换机中，每个数据包的全部发送周期为68个时钟周期，其中真正有使用价值的数据包的长度是64字节，而发送数据的接口为8位数据和1位奇偶校验位。高速收发器发送端接口为8位数据位，没有奇偶校验位。
其次，产生每个数据包数据校验结果的标志：在每个数据包的全部发送周期中，对所发送的64byte的每个字节数据都计算出其奇偶校验位的数值，并和所接收的该字节数据的奇偶校验位进行校验比较。如果校验的结果不一致，就停止判断，直接重新发送该数据包，并在第65个字节写入表示该数据包数据传输的校验出错标志，例如AA；如果校验的结果两者是一致的，则顺序依次判断后续的所有字节。如果所有的64个数据字节都没有差错，则在该数据包的第65字节写入该数据包数据校验结果正确的标志，例如55。
接着，在编码部分产生传输线路监测的校验标志：对所发送的每个数据包的前65个字节进行16位CRC校验，并将该校验结果写在上述所发送数据包的第66和67个字节上。
在接收部分，首先分析所接收的数据包格式及高速串行传输数据收发器接口的特点：接收部分的每个周期为68个时钟周期，而数据包长度为64，发送数据接口包括有：8位数据和1位校验位。在接收该数据包时，只要有一个数据字节的奇偶校验位不相符，则该整个数据包都要被丢弃。高速收发器的接收端接口的数据位为8，无奇偶校验位。
其次，恢复上述所接收的数据包的前63个数据字节的奇偶校验位：在高速收发器的接收端接收数据，并对所接收到的上述前63个数据字节，通过运算产生其对应的奇偶校验位，再将所接收的数据位和其对应的奇偶校验位一起送往处理模块。
接着，确定上述所接收的数据包中第64个数据字节的奇偶校验位，步骤如下：(1)接收到第64个字节数据后，通过运算产生其相应的奇偶校验位A，这里的A就是“1”或“0”；
(2)接收到第65个字节数据，根据所接收的该字节数据所表示的奇偶校验标志，来判断上述所接收的数据包中是否存在有数据奇偶校验的差错；例如，如果该字节数据是55，表示所接收的数据包无错，否则认为该数据包有错；
(3)再对所接收的前65个字节数据进行循环冗余码CRC校验，产生16位的校验结果B；
(4)查验所接收的数据包的第66和67字节数据，并判断其是否与校验结果B一致；
(5)最后产生第64字节的奇偶校验位：如果所接收的第65个字节的数据不为55，或者循环冗余码CRC校验不一致，则把步骤(1)运算产生的奇偶校验位A取反，并和其数据位一起送往处理模块；否则，便将运算产生的奇偶校验位A和数据位一起送往处理模块。
采用上述方法处理的各种信号的时序图如图2-图4所示，图中TCLK、RCLK表示时钟信号，TSOC、RSOC表示信元头的标志，TSOF、RSOF表示帧头的标志，TDIN、RDIN表示帧数据，DIN、DOUT分别表示输入的数据和输出的数据。从上述时序图可以看到，经过发送端编码和接收端解码后，数据包的信息可准确地通过高速收发器来传送，较好地得解决了高速数据传送的问题。
本发明的差错检测方法已经在华为公司的ATM骨干交换机上进行试验实施，解决了传输的数据总线位数与高速收发器数据位不一致的问题，取得较好的效果。
Claims (2)
1、一种高速数据传输中的差错检测方法，包括有发送编码和接收解码两大部分，其特征在于：具体操作步骤如下：在发送编码部分：
a、首先分析需要传送的数据包的格式及所使用的高速串行传输数据收发器接口的特点：在一个数据包完整的发送周期为N，该数据包的长度为M(M≤N-3)，发送数据接口包括数据位为B和校验位；高速收发器的发送端接口的数据位为B，无奇偶校验位；
b、产生数据包的数据校验结果标志：在每一个发送周期N中，顺序接收该数据包的每一个字节，同时计算出该字节的奇偶校验结果；并判断该计算出的奇偶校验位结果是否和所接收到该字节的奇偶校验位一致；如果两者结果不一致，则停止判断，直接在发送该数据包的M个字节后，在第M+1字节至第M+K(K≥1)字节添加该数据包数据传输校验出错的标志；如果上述两者结果一致，则顺序依次判断其后所有的字节；如所有M个数据字节都无错，则在该数据包的M个字节之后的第M+1字节至第M+K(K≥1)字节添加该数据包数据校验正确的标志；
c、产生传输线路监测校验标志：由于数据可能在高速传输收发器的传输中出错，对其所传送的数据包中的M+K个字节(其中包括M个数据和K个校验标志)进行校验，并将该校验结果添加在所发送数据包的第M+K+1至M+K+Q(1≤Q≤N-M-K)个字节上；
在接收解码部分：
d、分析接收部分的数据包格式及高速串行传输数据收发器接口的特点：在一个数据包完整的接收周期为N，数据包的长度为M(M≤N-3)，发送数据接口包括数据位为B和校验位；如所接收的该数据包中，有一个字节的奇偶校验位不对，该数据包就被丢弃；高速收发器接收端接口数据位为B，无奇偶校验位；
e、恢复该数据包的前M-1个数据的奇偶校验位：在高速收发器的接收端，接收数据；对所接收到的前M-1个数据字节，通过运算产生奇偶校验位，并和接收的数据信息一起送往处理模块；
f、确定该数据包中第M个字节的奇偶校验位，具体步骤如下：
(1)接收到第M个数据字节后，通过运算产生其奇偶校验位A；
(2)接收第M+1字节至第M+K(K≥1)字节的数据，根据接收到的奇偶校验标志，判断该发送的数据包中是否存在有数据奇偶校验错误；
(3)对所接收的M+K个数据字节进行校验，产生校验结果B；
(4)接收该数据包的第M+K+1至M+K+Q(1≤Q≤N-M-K)字节的数据，判断其是否和前M+K个数据的奇偶校验结果一致；
(5)产生第M个字节的奇偶校验位：如果接收到的奇偶校验标志表示发送的数据有错，或者第(4)步的结果不一致，则把上述运算产生的奇偶校验位A取反，并和数据信息一起送往处理模块；否则，将运算产生的奇偶校验位A和数据信息一起送往处理模块。
2、如权利要求1所所述的高速数据传输中的差错检测方法，其特征在于：上述步骤C中的对M+K个数据进行的校验可以是循环冗余码校验，即CRC校验。
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