图4 CRC并行算法仿真结果
2.4 使用Nios II的自定义指令提高系统性能
CRC校验算法需要大量的逻辑运算，如果用软件实现要占很多个时钟周期，系统的效率降低，而用硬件完成则仅需几个时钟周期。
定制指令逻辑和Nios II的连接在 SOPC Builder 中完成。Nios II CPU配置向导提供了一个可添加256条定制指令的图形用户界面，在该界面中导入设计文件，设置定制指令名，并分配定制指令所需的CPU时钟周期数目。系统生成时，Nios II IDE为每条用户指令产生一个在系统头文件中定义的宏，可以在C（或C++）应用程序代码中直接调用这个宏。表1为 Nios II软件实现CRC算法和自定义指令实现性能对比。
表1 Nios II软件实现CRC算法和自定义指令实现性能对比
可见，对于2字节数据，自定义指令的运算速度是软件法的2～10倍，且使用的资源大大降低。表1中的自定义指令是对16位数据而言的。我们所采用的帧结构，数据段有2字节，控制段1字节，地址段1字节，因此CRC计算时采用32位。从仿真图4中可以看到，从输入数据到计算完成用了7～8ns，而工作频率50MHz的Nios II系统一个时钟周期为20ns。这样，完全可以在一个周期内完成计算，加上装载及返回时所需的额外周期，根据表1的数据进行近似的线性分析，可知最终一次CRC校验需要16～20个周期，比软件法提高了4～40倍，大大提高了系统处理的速度。
3 结语
CRC校验由于检错能力强，被广泛应用在各种数据校验中。本文研究了CRC并行算法，并且通过增加自定义指令的方法，把用软件处理耗时多的CRC校验算法在Nios II系统中用硬件逻辑电路来实现，极大提高了系统的效率。实验结果也表明了该方法的优势。
本文作者创新点:
1、技术手段的创新：使用新型的SOPC技术实现了自定义指令，大大提高了系统的效率。
2、CRC算法的创新：采用CRC并行计算法来实现适用于各种数据宽度的CRC 校验。
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