Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 96387 10.20295/1815-588X-2025-1-179-185 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Acceleration of Software CRC Calculation Based on Programmable Logic Integrated Circuits Ускорение вычисления CRC в устройствах на базе программируемых логических интегральных схем Блюдов Антон Александрович Blyudov Anton Aleksandrovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Волков Егор Алексеевич Volkov Egor Alekseevich volkov@crtc.spb.ru Иванов Юрий Владимирович Ivanov Yuriy Vladimirovich DeusIlluminatus@yandex.ru Пронин Георгий Юрьевич Pronin Georgiy Yur'evich georgiy3pronin@gmail.com Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation 21 03 2025 21 03 2025 22 1 179 185 19 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96387/view

Цель: Разработать метод, позволяющий увеличить скорость вычисления CRC для программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), превосходящий по скорости метод непосредственного расчета путем циклического сдвига. Методы: Для проведения экспериментальных исследований использовалось компьютерное моделирование. Для теоретических исследований применены метод аналитического обзора, теория помехозащитного кодирования. Результаты: Предложен и описан метод расчета CRC для посылок постоянной длины с применением произвольных полиномов. Представлены некоторые результаты сравнения контрольных разрядов кодов с наименьшей избыточностью и циклических избыточных кодов. Практическая значимость: Описанный в статье метод позволяет качественно быстрее производить вычисление CRC на базе ПЛИС, нежели ранее используемые. Получен способ, позволяющий ускорить расчет циклического избыточного кода для произвольных полиномов при условии фиксированной длины посылки.

Purpose: To develop a method for increasing the speed of CRC computation for programmable logic integrated circuits (PLICs) that exceeds the speed of the direct computation method by cyclic shift. Methods: Computer simulation has been used for experimental studies. The analytical review method and the theory of noise protection coding have been used for theoretical studies. Results: A CRC calculation method for constant length messages using arbitrary polynomials is proposed and described. Control digit codes with minimum redundancy and cyclic redundant codes have been compared and the results are presented. Practical significance: The method described allows for a qualitatively faster CRC calculation based on FPGAs than those previously used. A method for accelerating the calculation of cyclic redundancy code for arbitrary polynomials has been developed provided that the message length is fixed.

 Помехозащитное кодирование циклический избыточный код ПЛИС кодовое расстояние разделимые коды Anti-jamming coding cyclic redundancy code FPGA code distance separable codes

Прохорова Г. М. Оборудование станции устройствами микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ с увязкой с системой диагностирования и мониторинга (АДК-СЦБ) / Г. М. Прохорова // Форум молодых ученых. — 2017. — № 6(10). Prohorova G. M. Oborudovanie stancii ustroystvami mikroprocessornoy centralizacii EC-EM s uvyazkoy s sistemoy diagnostirovaniya i monitoringa (ADK-SCB) / G. M. Prohorova // Forum molodyh uchenyh. — 2017. — № 6(10). Калинин Т. С. Спектрально-сигнатурная диагностика микропроцессорных информационно-управляющих систем железнодорожной автоматики и телемеханики / Т. С. Калинин // ИВД. — 2012. — № 1. Kalinin T. S. Spektral'no-signaturnaya diagnostika mikroprocessornyh informacionno-upravlyayuschih sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemehaniki / T. S. Kalinin // IVD. — 2012. — № 1. Федухин А. В. ПЛИС-системы как средство повышения отказоустойчивости / А. В. Федухин, А. А. Муха // ММС. — 2010. — № 1. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/plis-sistemy-kak-sredstvo-povysheniya-otkazoustoychivosti. Feduhin A. V. PLIS-sistemy kak sredstvo povysheniya otkazoustoychivosti / A. V. Feduhin, A. A. Muha // MMS. — 2010. — № 1. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/plis-sistemy-kak-sredstvo-povysheniya-otkazoustoychivosti. Тарасов И. Проектирование конфигурируемых процессоров на базе ПЛИС / И. Тарасов // Компоненты и Технологии. — 2006. — № 57. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-konfiguriruemyh-protsessorov-na-baze-plis-1. Tarasov I. Proektirovanie konfiguriruemyh processorov na baze PLIS / I. Tarasov // Komponenty i Tehnologii. — 2006. — № 57. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-konfiguriruemyh-protsessorov-na-baze-plis-1. Berlekamp E. R. A Construction for Partitions Which Avoid Long Arithmetic Progressions / E. R. Berlekamp // Canadian Mathematical Bulletin. — 1968. — Vol. 11. — Iss. 3. — Pp. 409–414. — DOI: 10.4153/CMB-1968-047-7. Berlekamp E. R. A Construction for Partitions Which Avoid Long Arithmetic Progressions / E. R. Berlekamp // Canadian Mathematical Bulletin. — 1968. — Vol. 11. — Iss. 3. — Pp. 409–414. — DOI: 10.4153/CMB-1968-047-7. Hamming R.W. Error detecting and error correcting codes / R.W. Hamming // The Bell System Technical Journal. — 1950. — Vol. 29. — Iss. 2. — DOI: 10.1002/j.1538-7305.1950.tb00463.x. Hamming R.W. Error detecting and error correcting codes / R.W. Hamming // The Bell System Technical Journal. — 1950. — Vol. 29. — Iss. 2. — DOI: 10.1002/j.1538-7305.1950.tb00463.x. Sridevi N. Implementation of Error Correction Techniques in Memory Applications / N. Sridevi, K. Jamal, K. Mannem // 2021 5th International Conference on Computing Methodologies and Communication. — April 08–10 2021. — DOI: 10.1109/ICCMC51019.2021.9418432. Sridevi N. Implementation of Error Correction Techniques in Memory Applications / N. Sridevi, K. Jamal, K. Mannem // 2021 5th International Conference on Computing Methodologies and Communication. — April 08–10 2021. — DOI: 10.1109/ICCMC51019.2021.9418432. Блюдов А. А. Распределение мощности кодов с наименьшей избыточностью алфавитов в зависимости от количества бит и кодового расстояния / А. А. Блюдов, Д. В. Пивоваров, Г. Ю. Пронин // Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2023. — № 2. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelenie-moschnostikodov- s-naimenshey-izbytochnostyu-alfavitov-v-zavisimosti- ot-kolichestva-bit-i-kodovogo-rasstoyaniya. Blyudov A. A. Raspredelenie moschnosti kodov s naimen'shey izbytochnost'yu alfavitov v zavisimosti ot kolichestva bit i kodovogo rasstoyaniya / A. A. Blyudov, D. V. Pivovarov, G. Yu. Pronin // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. — 2023. — № 2. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelenie-moschnostikodov- s-naimenshey-izbytochnostyu-alfavitov-v-zavisimosti- ot-kolichestva-bit-i-kodovogo-rasstoyaniya. Shahariar Parvez A. H. M. Design and implementation of hamming encoder and decoder over FPGA / A. H. M. Shahariar Parvez et al. // International Conference on Computer Networks and Communication Technologies: ICCNCT 2018. — Springer Singapore, 2019. — Pp. 1005–1022. Shahariar Parvez A. H. M. Design and implementation of hamming encoder and decoder over FPGA / A. H. M. Shahariar Parvez et al. // International Conference on Computer Networks and Communication Technologies: ICCNCT 2018. — Springer Singapore, 2019. — Pp. 1005–1022. Panem C. Polynomials in Error Detection and Correction in Data Communication System / C. Panem, V. Gad, R. Gad // Coding Theory. — 2019. — P. 29. Panem C. Polynomials in Error Detection and Correction in Data Communication System / C. Panem, V. Gad, R. Gad // Coding Theory. — 2019. — P. 29.