Scrambler, MIL-STD-188-220C Опции

[snayperAlfa]

Здравствуйте. Хочу вот реализовать скремблер. Есть документ, описывающий его работу. Но мутный немного. особенно в планек счетчика. Я создал модель на VHDL, но выходная последовательность отличается от той что задана в документации. Подскажите где может быть баг пожалуйста.

Код

library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;


entity Scrambler_1 is
port (
    CLK: in std_logic;
    data_in: in std_logic;
    data_out: out std_logic;
    CLK_out:out std_logic
);
end entity;

architecture Scrambler_1 of Scrambler_1 is

signal STATE:integer:=0;

begin
    
    process(CLK)
        variable reg:std_logic_vector(19 downto 0):=(others =>'1');    
        variable a:std_logic;
        variable b:std_logic;
        variable c:std_logic;
        variable d:std_logic;
        variable e:std_logic;
        
        variable counter:integer;
    
    begin  
            
        if(CLK'event and CLK='1' ) then
            
            CASE STATE is
                
                when 0=>
                    CLK_out<='0';
                    
                    --Initial values;
                    reg(19 downto 0):=(others =>'1');
                    counter:=31;
                    
                    a:=reg(0) xor reg(8);
                    b:=reg(2) xnor reg(19);
                    
                    c:='0';
                    
                    d:=b xnor c;
                    e:=data_in xnor d;
                    data_out<=e;
                    
                    STATE<=1;
                
                when 1=>
                    e:=data_in xnor d;
                
                    CLK_out<='0';
                    --sdvig registra
                    reg(19 downto 1):=reg(18 downto 0);
                    reg(0):=e;
                    
                    a:=reg(0) xor reg(8);
                    b:=reg(2) xnor reg(19);    
                    
                    counter:=counter+1;
                    
                    if(a='1') then
                        counter:=31;
                    end if;
                    
                    if(counter=32) then
                        counter:=0;
                    end if;
                    
                    if(counter=30) then
                        c:='1';
                    else
                        c:='0';
                    end if;
                    
                    
                    
                    d:=b xnor c;
                    e:=data_in xnor d;
                    data_out<=e;
                    
                    STATE<=2;
                
                when 2=>
                    
                    CLK_out<='1';
                    STATE<=1;
                
                    
                when others => null;
                
            end case;

        end if;
    
    end process;
        
end architecture;

У меня получается последовательность: 0xFF,0xFF,0xFF,0xFD,0xB6,0xDB

[SFx]

У Вас с последовательность сдвинута на бит, и порядок бит в другом направлении в сдвиговый регистр проверки (из которого берете) скорее всего записываются...

вот моя реализация:


 mil_scr.vhd ( 2.15 килобайт ) Кол-во скачиваний: 191
 mil_scr_TB.vhd ( 2.33 килобайт ) Кол-во скачиваний: 181

[snayperAlfa]

Спасибо, буду разбираться.

Можете написать пожалуйста, какова последовательность действий.
Сдвиг регистра, увеличение счетчика, вычисление функций XOR, XNOR. Также мне кажется странным описание счетчика.

[SFx]

Спасибо, буду разбираться.

Можете написать пожалуйста, какова последовательность действий.
Сдвиг регистра, увеличение счетчика, вычисление функций XOR, XNOR. Также мне кажется странным описание счетчика.

каждый такт clk при условии его разрешения clk_en происходит сдвиг регистра и инкремент счетчика (если s_sreg_xor='0', иначе счетчик сбрасывается) .
все остальные функции выполняются уже над значениям сдвигового регистра, значениями входа, и значением счетчика и изменения этих сигналов будут учитываться при сдвиг/инкременте уже на следующий такт clk.

счетчик описан на сумматоре, при его переполнение счет начинается с начала.

[snayperAlfa]

Я смотрю по диаграмме, что ваша последовательность выходная отличается:
По стандарту:0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0xDB.....
А у Вас: 0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0xBF....

[SFx]

смотрите сигнал в тестбенче sdout при sdout_val='1'
на картинке выделены жирным

[snayperAlfa]

Напишу на смесе C и VHDL

Правильно ли я понимаю:

Код

Инициализация:
      REG="11111111111111111111";
      Counter=31;

      a=REG(0) xor REG(8);
      b=REG(2) xnor REG(19);

      c=0;
      d=c xnor b;
      e=d_in xnor d;



Рабочий режим:

1)  e=d_in xnor d;

2) REG = REG << 1;   //сдвиг влево = умножение на 2
3) REG(0)=e;

4)  if(a='1') then
            Counter=31;
     else
            Counter=Counter+1;
      end if;

5)   if(Counter=32) then
          Counter=0;
       end if;

6)  if(Counter=30) then
           c='1';
      else
           c='0';
      end if;

7)    a=REG(0) xor REG(8);
8)    b=REG(2) xnor REG(19);

9)    d=c xnor b;
10)   e=d_in xnor d;

11)Вывести значение "e"
12)Перейти к пункту п.1

[SFx]

вроде похоже.

только часть функции с пункта 1 до 12 должны происходит в момент возрастания фронта clk.

пункт 1 и 10 дублируются.


VHDL язык описания, а не алгоритмический. здесь сразу все действия (в алгоритмическом языке их принято называть присваиванием) происходят мгновенно (логика) или по фронту (спаду) тактового сигнала (регистр/триггер)

у Вас сложность наверное в том, что не можете понять, где в алгоритме операции которые нужно реализовать в логике, а которые в триггерах.

[snayperAlfa]

Насчет дублирования:

1) e=d_in xnor d; // тут значение до всех операций

10) e=d_in xnor d; //тут значение после всех операций xor,xnor. Оно ведь может отличаться от значения до операций сдвига,счетчика....

11)Вывести значение "e" //Поэтому принимаем вот это значение за результат


Данный скремблер я буду реализовывать на C, а на VHDL пока моделирую что-бы понять правильность работы. Да и с битами на VHDL удобней работать. В конечном итоге у меня будет полностью последовательный код.

[AndrewS6]

5) if(Counter=32) then
Counter=0;
end if;

Вот это место сильно смущает. По логике работы скремблера, счетчик вообще не должен принимать значение 32.

[snayperAlfa]

Завтра на работе проверю

[snayperAlfa]

Вот запустил это на С:

Код

//слева в выводе младший бит


#include <iostream>
using namespace std;

unsigned long data_in=0;

unsigned long counter=31; //5-bit counter; Initial value
unsigned long reg=1048575; //(2^20)-1  20-bit register; Initial value

unsigned long a;
unsigned long b;
unsigned long c;
unsigned long d;
unsigned long e;

//Функция которая возвращает значение бита в слове
unsigned long bit10(unsigned long data,unsigned long bit_number);

//Процедура которая возращает 1 если Счетчик==30
//или 0 если Счетчик!=30
unsigned long outc(void);

//процедура которая инкрементирует счетчик
void counter_inc(void);

int k=0;

int main() {
    cout << "!!!Hello World!!!" << endl; // prints !!!Hello World!!!


    //Initial values
    counter=31; //5-bit counter; Initial value
    reg=0b11111111111111111111; //(2^20)-1  20-bit register; Initial value

    a = bit10(reg,0) ^ bit10(reg,8);
    a=bit10(a,0);

    b = ~(bit10(reg,2) ^ bit10(reg,19));
    b=bit10(b,0);

    c = outc();

    d=~(b^c);
    d=bit10(d,0);

    e=~(data_in ^ d);
    e=bit10(e,0);


    for(int i=0;i<64;i++){
        //State 0

            e=~(data_in ^ d);
            e=bit10(e,0);

            reg=reg<<1;
            reg=reg|e;

            counter_inc();
            c = outc();

            a = bit10(reg,0) ^ bit10(reg,8);
            a=bit10(a,0);

            b = ~(bit10(reg,2) ^ bit10(reg,19));
            b=bit10(b,0);

            d=~(b^c);
            d=bit10(d,0);

            //e=~(data_in ^ d);
            //e=bit10(e,0);

            cout<<e;
            k++;
            if(k==8){k=0;cout<<'\n';}
    }
    return 0;
}


//Функция которая возвращает значение бита в слове
unsigned long bit10(unsigned long data,unsigned long bit_number)
{
    if((data & (1<<bit_number))>0) {return 1;}
    else{return 0;}
};


//Процедура которая возвращает 1 если Счетчик==30
//или 0 если Счетчик!=30
unsigned long outc(void)
{
    if(counter==30){return 1;}else{return 0;};
};


void counter_inc(void)
{
    if(a==1){
        counter=31;
    }
    else{
        if(counter==31){
            counter=0;
        }
        else
        {
            counter=counter+1;
        }
    };
};

Баг в том,что сначала выводится младший бит. То есть, слева младший бит.
В результате выдало следующее:

Код

Слева МЛДАШИЙ бит!

!!!Hello World!!!
11111111  =0xFF
11111111  =0xFF
11111111  =0xFF
11111110  =0x7F
11011011  =0xDB
01101101  =0xB6
10100110  =0x65
10011010  =0x59

Теперь надо понять почему слева младший бит, а не старший. Или так и должно быть. В стандарте там описано последовательность байтов, а не битов.

[snayperAlfa]

Кажеться разобрался.
Надо перестать использовать слово байт, а перейти на бит. И использовать термин - поток битов. Тогда всё становится более понятно

Спасибо, SFX