Ken Kavanagh
在工业环境中，电子系统通常工作在极端的温度条件下，或处于电子噪声环境，或是其它恶劣条件，而系统在这种条件下能否正常工作至关重要。举例来说，如果发送给控制机器臂位置的DAC的数据遭到破坏，机器臂就会按非预期的方向移动， 这不仅危险，而且代价巨大。试想一下，机器臂如果砸到生产线上的新车，或者更糟，砸到生产工人，后果会怎样？
有几种方法可以确保收到正确数据后才执行动作。最简单的方式就是控制器回读所发送的数据。如果接收的数据与发送的数据不匹配，则说明其中一者已受到破坏，必须发送新数据并进 行验证。这种方法的确可靠，但产生的开销也很大，每段数据 都必须经过验证，传输的数据量要翻一倍。
另一种替代方法是循环冗余校验（CRC），即随每个数据包发送一个校验和（checksum），接收器就会指示是否存在问题， 所以控制器无需验证接收。校验和一般通过向数据应用一个多项式方程式来生成。应用于一个24位字时，CRC-8可产生一 个8位校验和。将校验和与数据组合在一起，全部32位都发送到能够分析该组合的器件，并指示是否出错——这种方法虽 然不是无可挑剔解决方案，但却比读写方法更加高效。
ADI 公司的众多DAC都采用了分组差错校验（PEC）的形式来实现CRC。不需要PEC 功能时，则写入24 位数据。要添加 PEC 功能，24 位数据需增加相应的8位校验和。如果接收的校验和与数据不一致，输出引脚被拉低，指示存在错误。控制 器清除错误，使引脚返回高电平，并重新发送数据。图1 所示 为如何用SPI 接口应用数据的示例。表1 列出了能够采用分组 差错校验的ADI 器件示例。
表1. 采用分组差错校验的ADI 器件示例
生成分组差错校验和
CRC-8 算法采用多项式 C(x) = x8 + x2 + x1 + 1. For x = 2时，此式 等于二进制值100000111。要生成校验和，需将24 位数据左移 8 位，产生一个后8 位为逻辑0 的32 位数。对齐CRC 多项式， 使其MSB 与该32 位数据最左侧的逻辑1 对齐。对该数据施加 一个异或（XOR）函数，以产生一个新（更短）的数字。（数 字匹配得到逻辑0，不匹配得到逻辑1。）再次对齐CRC 多项 式，使其MSB 与第一个结果最左侧的逻辑1 对齐，重复上述 步骤。最后，原始数据将减少至小于CRC 多项式的值。此值 即是8 位校验和。图2 演示了推演校验和的方法。
结论
图2 中的示例采用（十六进制）值0x654321 作为24 位数据字。 对该数据应用CRC-8 多项式可生成校验和0x86。数据和校验 和发送至兼容的ADI 公司产品时，只有两段数据都正确到达， 该数据才会被接收。此方法提高了数据传输的可靠性，并可确 保遭破坏的数据几乎永远不会被接收。
作者
Ken Kavanagh 是ADI 公司精密DAC 部的应用工程师。Ken 自1994 年起一直在应用部门工作，目前负责 为nanoDAC®和denseDAC®产品系列提供应 用支持。他1999 年毕业于利默里克大学，获 得工学学士学位。
