循环冗余检查确保正确的数据通信

在工业环境中运行的电子系统必须经常承受极端温度、电气噪声环境或其他恶劣条件，然而，它们正常工作至关重要。例如，如果发送到控制机械臂位置的DAC的数据被破坏，则该臂可能会向意想不到的方向移动。这不仅危险而且代价高昂：想象一下，在生产线上，手臂撞到一辆新车的侧面，或者更糟糕的是，撞到生产工人。

有几种方法可用于确保在采取行动之前收到正确的数据。最简单的方法是让控制器读回发送的数据。如果接收到的数据与发送的数据不匹配，则其中一个已损坏，必须发送和验证新数据。这种方法是可靠的，但它也有很大的开销：每条数据都必须经过验证，使传输的数据量翻倍。

另一种方法是循环冗余校验 （CRC），即为每个数据包发送校验和。接收设备将指示是否出现问题，因此控制器不需要验证接收。校验和通常是通过对数据应用多项式方程来生成的。CRC-8 在应用于 24 位字时产生 8 位校验和。将校验和与数据相结合，将所有32位传输到可以分析组合的设备，并指示发生的错误（尽管不是一个完全完美的解决方案），比写入和读取方法更有效。

许多ADI公司的DAC以数据包错误检查（PEC）的形式实现CRC。当不需要 PEC 功能时，将写入 24 位数据。为了添加 PEC 函数，24 位数据通过相应的 8 位校验和进行扩充。如果收到的校验和与数据不一致，则输出引脚调低以指示错误。控制器清除错误，返回引脚高电平，然后重新发送数据。图 1 显示了如何使用 SPI 接口应用数据的示例。表1列出了可以使用数据包错误检查的ADI器件示例。

图1.SPI 写入时带或不带数据包错误检查。

表 1.使用数据包错误检查的ADI器件示例

部件号	描述
AD5360/AD5361	16 通道、16/14 位、±10V DAC
AD5362/AD5363	8 通道、16/14 位、±10V DAC
AD5748	工业电流/电压输出驱动器
AD5749	工业电流输出驱动器
AD5750/AD5750-1	具有可编程范围的工业电流/电压输出驱动器
AD5751	工业电流/电压输出驱动器
AD5755/AD5735	4通道、16位、4mA至20mA电流和电压输出DAC
AD5757/AD5737	4通道、16位、4mA至20mA电流输出DAC
ADT7470	温度传感器集线器和风扇控制器

生成数据包错误校验和

CRC-8 算法使用多项式 C（x） = x8+ x2+ x1 +1. 对于 x = 2，这相当于二进制值100000111。为了生成校验和，将 24 位数据左移 8 位，以创建一个以 8 个逻辑 0 结尾的 32 位数字。CRC 多项式对齐，使其 MSB 与 32 位数据最左侧的逻辑 1 相邻。对数据应用独占或 （XOR） 函数以生成新的（较短的）数字。（匹配的数字给出逻辑 0，不匹配的数字给出逻辑 1。CRC多项式再次对齐，使其MSB与第一个结果的最左侧逻辑1相邻，并重复该过程。最终，原始数据将减少到小于CRC多项式的值。这是 8 位校验和。图 2 演示了如何开发校验和。

图2.生成 24 位数字 （0x654321） 的校验和。

结论

图 2 中所示的示例使用 0x654321 的 （十六进制） 值作为示例 24 位数据字。将 CRC-8 多项式应用于数据会生成 0x86 的校验和。当数据和校验和发送到兼容的ADI产品时，只有在两条数据都正确到达时，才会接受数据。此方法提高了数据传输的可靠性，并确保几乎永远不会接受损坏的数据。

审核编辑：郭婷