一种BCH类型纠错算法的设计与实现

• 作 者: 杨修
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2019年12期
• 关键词: 检错纠错 BCH算法 BM迭代

随着科技不断进步,各式各样的智能电子设备陆陆续续面世,可移动存储也逐渐变得必不可少。通常情况下,可移动存储内部存储介质的信息状态并不是完全理想的,它有一定的不稳定性,很容易受到其它因素的影响而发生改变,而数据的正确性恰恰是可移动存储正常工作的先决条件。因此,可移动存储产品厂商往往会在产品内插入检错纠错(ECC,Error Checking and Correction)算法模块,以提高产品信息存取的正确性。而BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)正是这样一种在可移动存储领域被广泛使用且性价比较高的ECC算法。本文以实现一种纠错能力强、面积小、“零”时延的BCH算法模块为目的,设计并流片一款工艺为SilTerra CMOS 180nm Logic的BCH测试芯片,最终实现一款支持最长1K Bytes数据编码、最大72 bits纠错的BCH测试芯片。本文着重研究和分析了BCH算法的基本概念、工作原理、算法架构以及物理实现方式等细节,提出了BCH算法实现的具体思路,并最终完成了BCH算法模块的代码设计、后端实现、芯片流片及产品测试。本文的主要内容如下:首先,仔细研究了BCH的基本概念和算法原理,并根据研究所得算法架构进行了Matlab建模,验证了该BCH算法的可行性及性能指标,并对算法的各项参数进行了针对性的优化。其次,对Matlab验证后的算法进行了模块分解,将BCH算法模块分为编码模块和解码模块两大模块。其中,编码模块相对简单,而解码模块就比较复杂了,根据功能不同,解码模块又分为了伴随式计算、BM迭代和钱搜索三个部分。接下来,根据产品方案需要,重点对编码模块和BM迭代模块的架构进行了优化,进一步降低了物理实现的难度,提高了系统的工作效率。其中,尤为重要的是采用了无逆BM迭代算法,去掉了原BM算法架构中较难实现的除法运算,使BCH算法的物理实现变得更加简单、容易。最后,利用硬件描述语言Verilog对BCH算法进行了对应的代码设计和仿真验证,完成了相应的后端设计,并在SilTerra 180nm工艺上进行了投片验证。待芯片生产完成之后,又针对嵌入了本次BCH算法设计的测试芯片进行了纠错能力的全方位测试,最终所有测试结果都通过了系统考核,该结果表明本次实现BCH算法模块的目标成功完成。