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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林鼎量
研究生(外文):LIN, DING-LIANG
論文名稱:八位元漢明編解碼電路的實現
論文名稱(外文):Implementation of 8-bit Hamming Encoder/Decoder Circuit
指導教授:洪玉城洪玉城引用關係
指導教授(外文):HUNG, YU-CHERNG
口試委員:謝韶徽董秋溝陳春僥許恒壽
口試委員(外文):SHIEH, SHAO-HUITUNG, CHIOU-KOUCHEN, CHUEN-YAUHSU, HENG-SHOU
口試日期:2020-07-06
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:漢明碼自動偵錯自動修正
外文關鍵詞:Hamming-codeerror detectionerror correction
相關次數:
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隨著積體電路製程技術元件尺寸縮小,晶片內部元件距離愈來愈緊密,訊號彼此相互干擾致電路功能發生故障的機率增加。在電信領域的應用上,資料交換大多要求更高的速度傳輸,在這樣的環境下,傳輸資料發生錯誤與電路發生功能異常情形愈發明顯。因此如何強化電路可靠度的設計備受重視。本論文參考他人電路設計,實現八位元的漢明編碼與解碼電路,當有傳輸資料錯誤發生時,所設計漢明碼電路功能同時完成偵測錯誤與修正之功能,並產生正確資料輸出。本論文採用台灣積體電路公司TSMC 0.18-μm 1P6M CMOS製程,電路功能以HSPICE模擬驗證,實驗之雛形晶片並已送出製造。在八位元的漢明編解碼電路,無錯狀態時,模擬結果工作頻率可達100 MHz,平均功率消耗536 μW,單錯狀態時工作頻率可達50 MHz,平均功率消耗187.5 μW。

In 1940, Bell Labs researcher Richard Wesley Hamming proposed Hamming code. The characteristic of the code is with error detection and correction simultaneously. The code is often used in telecommunication to reduce error of data transmission.
As feature size of CMOS technology scaling down, design of VLSI circuit becomes more complex and highly device density especially, in modern circuit system. In telecommunication of massive data transmitting, design of high speed circuit is always required. Due to these factors, the data error occurred is more serious. Therefore, techniques of error control for highly reliable chip is useful. In this study, based on structure of other researcher, the expanded 8-bit Hamming encoder/decoder is proposed. This code/decoded circuit can detect single error and automatically error correction. The performance of the circuit is verified by using HSPICE circuit simulator. This circuit has been realized in chip by using TSMC 0.18-um 1P6M CMOS technology. Simulation results show the maximum operating frequency is 100 MHz. The average power dissipation of the circuit is 536.1 μW and 187.5 μW for error free and single error state respectively.

摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 相關文獻探討 4
2.1 漢明碼之應用 4
2.2 漢明碼之介紹 5
2.3 漢明碼(7, 4) 7
2.3.1 編碼過程 7
2.3.2 偵錯過程 9
2.4 漢明碼(7, 4)電路 10
2.4.1 編碼器(Encoder) 11
2.4.2 錯誤檢查電路(Error Checker) 12
2.4.3 修正電路 15
2.4.4 互斥或閘與反互斥或閘 16
2.4.5 完整電路架構 19
第三章 漢明碼(12, 8)電路設計 20
3.1 漢明碼(12, 8)電路 20
3.1.1 八位元漢明碼編碼器 20
3.1.2 P1、P2生成電路改善 23
3.1.3 P4、P8生成電路改善 46
3.1.4 四位元檢查碼產生器 51
3.1.5 C1、C2生成電路改善 52
3.1.6 C4、C8生成電路改善 62
3.1.7 修正電路 66
3.1.8 單位元錯誤輸入電路 68
第四章 電路實現與模擬 69
4.1 八位元漢明編解碼晶片電路 69
4.2 狀態分析 70
4.2.1 輸入資料錯誤(Single error) 71
4.2.2 校驗位錯誤(Single error) 71
4.2.3 雙錯(Double error) 72
4.3 Worst case探討 74
4.3.1 輸入資料錯誤(Single error at corner-SS) 74
4.3.2 校驗位錯誤(Single error at corner-SS) 75
4.3.3 雙錯(Double error at corner-SS) 75
第五章 結論與未來方向 77
5.1 結論 77
5.2 未來研究方向 78
參考文獻 79





[1] Wikipedia. “Hamming-code” https://zh.wikipedia.org/wiki/漢明碼。
[2] Wikipedia. “軟性錯誤” https://zh.wikipedia.org/wiki/軟性錯誤。
[3] Wikipedia. “修正錯誤記憶體” https://zh.wikipedia.org/wiki/糾錯內存。
[4] R. W. Hamming, “Error detecting and error correcting codes,” The Bell System Technical Journal, pp. 151-153, April, 1950.
[5] D. Mokara, S. Naidu, A. K. Gupta, “Designand implementation of Hamming Code using VHDL & DSCH,” International Journal of Latest Engineering Research and Applications (IJLERA), vol. 02, no. 11, pp. 33-40, Nov, 2017.
[6] 蔣維剛,「十顆電晶體全加器之模組化設計」,國立勤益科技大學電子工程系碩士論文,民國一 百零六年七月。
[7] D. Sucharitha, N. P. Raj, B. S. Reddyand, V. S. Raja, “GDI logic based design of Hamming-Code encoder and decoder for error free data communication,” Proceedings of the third international conference on computing methodologies and communication (ICCMC 2019), p. 7, Mar, 2019.
[8] D. R. Choudhury, K. Podder, “Design of Hamming-Code encoding and decoding
circuit using transmission gate logic,” International Research Journal of
Engineering and Technology (IRJET), vol. 02, no. 07, pp. 1165-1169, Oct, 2015.
[9] A. K. Singh, “Error detection and correction by hamming code,” 2016
International conference on global trends in signal processing, information computing and communication (ICGTSPICC), pp. 35-36, Oct, 2013.
[10] R. O. S. Juan, M. W. Jeong, H. W. Chaand, Hi. S. Kim, “FPGA implementation
of hamming code for increasing the frame rate of CAN communication,” 2016 IEEE Asia Pacific conference on circuits and systems (APCCAS), pp. 686-687, Oct, 2016.
[11] T. S. Zhang, Q. Ding. “Design of (15, 11) Hamming code encoding and
decoding system based on FPGA,” 2011 International Conference on
Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control, p. 704,
Oct, 2011.
[12] N. Ahmad and R. Hasan.“A new design of XOR-XNOR gates for low power
application,” 2011 International Conference on Electronic Devices, Systems
and Applications (ICEDSA), p. 45 April, 2011.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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