【正文】 海明碼的通信校驗軟件設(shè)計通信 班、 、 ；指導老師：王國才 設(shè)計題目題目：海明碼的通信校驗軟件設(shè)計設(shè)計要求：環(huán)境為Windows2000/XP/7；編程語言為C；信息交換內(nèi)容為文本文件；通信傳輸方式通過共享文件實現(xiàn)。功能要求：能在兩臺計算機機上運行程序，一臺產(chǎn)生海明碼，另一臺校驗糾錯。（信息位4位，冗余位3位，文件中字符采用8位） 相關(guān)工作1. 海明碼的概念當計算機存儲或移動數(shù)據(jù)時，可能會產(chǎn)生數(shù)據(jù)位錯誤，這時可以利用海明碼來檢測并糾錯，簡單的說，海明碼是一個錯誤校驗碼碼集，因此定名為海明碼（漢明碼）。與其他的錯誤校驗碼類似，漢明碼也利用了奇偶校驗位的概念，通過在數(shù)據(jù)位后面增加一些比特，可以驗證數(shù)據(jù)的有效性。利用一個以上的校驗位，漢明碼不僅可以驗證數(shù)據(jù)是否有效，還能在數(shù)據(jù)出錯的情況下指明錯誤位置。它是在k位的信息位中，增加r位冗余位，構(gòu)成一個n=k+r位的碼字。如果校驗位有r位，那么r個校驗位就有個狀態(tài)，其中一個狀態(tài)指出“沒有發(fā)生錯誤”，其余的個狀態(tài)指出有錯誤時錯誤發(fā)生在哪一位（包括k個信息位和r個冗余位），所以必須滿足不等式。即：或。2. 海明碼的原理在數(shù)據(jù)中間加入幾個校驗碼，碼距均勻拉大，將數(shù)據(jù)的每個二進制位分配在幾個奇偶校驗組里，當某一位出錯，會引起幾個校驗位的值發(fā)生變化。進行奇偶校驗的方法是先計算數(shù)據(jù)中1的個數(shù)，通過增加一個0或1(稱為校驗位)，使1的個數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)(奇校驗)或偶數(shù)(偶校驗)。例如，數(shù)據(jù)1101總共是4個比特位，包括3個1，1的數(shù)目是奇數(shù)，因此，如果是偶校驗，那么增加的校驗位就是一個1，反之，增加一個0作為校驗位。通過“異或”運算來實現(xiàn)偶校驗，“同或”運算來實現(xiàn)奇校驗。單個比特位的錯誤可以通過計算1的數(shù)目是否正確來檢測出來，如果1的數(shù)目錯誤，說明有一個比特位出錯，這表示數(shù)據(jù)在傳輸過程中受到噪音影響而出錯。利用更多的校驗位，漢明碼可以檢測兩位碼錯，每一位的檢錯都通過數(shù)據(jù)中不同的位組合來計算出來。 　　海明碼的編碼規(guī)則： 1) 校驗位被分配在編碼后碼字的第位置上；2) 校驗位所校驗的是從第個位置開始，校驗i位，然后跳位不校驗；3) 海明碼中的每一位都被多個校驗位所校驗，被校驗的位置是所有校驗這位的校驗位位置序號之和。3. 例題分析下面結(jié)合本文所設(shè)計的題目，以例題來講解漢明碼是怎么編碼的。假設(shè)信息位為1101，共4位，分別對應為d0，d1，d2，d3，因為，所以，4位信息位只需要3位校驗位就夠了。假設(shè)校驗位為r0，r1，r2。信息位和校驗位在碼字中對應的位置如表1所示：表1碼字C1C2C3C4C5C6C7信息位d0d1d2d3校驗位r0r1r2校驗位數(shù)值的確定（假設(shè)進行奇校驗）：；；。所以進行編碼之后的碼字為1010101。如果要驗證所接收的碼字是否出錯，則驗證：；；。如果P1，P2和P4都為0，則沒有出錯，否則，就說明碼字在傳輸過程當中出現(xiàn)了錯誤。錯誤的位置為不為0的所有校驗位之和。假設(shè)所接收的碼字為1010111，計算P1=0，P2=1，P4=1，因為P1，P2和P4不全為0，所以接收出現(xiàn)錯誤。錯誤的位置為第（2+4=6）位，即第6位。糾錯之后的碼字為1010101，與原來編碼之后的碼字相同。 題目分析及其設(shè)計的詳細方案設(shè)計題目乍一看很簡單，就是設(shè)計一個漢明碼的校驗軟件，能在兩臺計算機機上運行程序，一臺產(chǎn)生海明碼，另一臺校驗糾錯。要求信息位4位，冗余位3位，文件中字符采用8位進行傳輸。但是仔細一想，這里面的工作還是很多的。首先說文件，這個文件里頭是什么內(nèi)容？只是簡單的“0”和“1”？不。這個文件里面可以有字符、數(shù)字、特殊符號和漢字等。但是漢明碼的編碼只是對簡單的“0”和“1”，這個問題怎么解決呢？我們知道字符，數(shù)字等信息都是以二進制的形式存儲在計算機中的。所以，我們只要將文件中的信息讀取出來，再轉(zhuǎn)化為二進制進行編碼處理。編碼規(guī)則在上述相關(guān)工作中已經(jīng)詳細敘述。將文件中的字符轉(zhuǎn)化為二進制，那也有8位，但是題目要求是4位，這個怎么辦呢？很簡單，一次處理4位就好了，先處理前4位，再處理后4位，分別對其進行編碼。編碼完成之后，我們要考慮的問題就是怎么進行文件傳輸了。這個很簡單，我們只需要在計算機上找到所需要共享的文件夾，將其設(shè)置為共享就行了。在文件共享的過程中，可能會出錯，就會導致所接收的信息錯誤，這可能會造成很嚴重的后果。這就是我們要對其進行編碼的原因。收到編碼后的文件，我們要對其進行校驗，檢查文件在傳輸?shù)倪^程中是否出現(xiàn)錯誤。根據(jù)編碼規(guī)則進行校驗，看是否滿足奇偶特性。如果滿足，那么說明沒有出錯；否則，文件在傳輸過程中就出現(xiàn)了錯誤。漢明碼有一定的糾錯功能，當發(fā)現(xiàn)接收的文件有錯誤時，可以對其進行糾錯。有關(guān)內(nèi)容在相關(guān)工作中已經(jīng)有詳細敘述。之后，就是對已接收的文件進行譯碼，譯碼的對象也是“0”和“1”，去掉冗余，得到數(shù)據(jù)位。因為編碼是分開編的，所以譯碼的時候，需要將其組合起來再能得到完整的數(shù)據(jù)位。然后通過數(shù)據(jù)位，得到所對應的字符，并將其寫入到一個新的文件中。最后要驗證文件是否傳輸成功，只要將譯碼后的文件與原文件進行比較就可以了。如果一致，則成功，否則，失敗。Server 設(shè)計的整體框架生成文件messageClient將message中的字符轉(zhuǎn)化為二進制（每個字符轉(zhuǎn)化為8位二進制）糾錯并譯碼，得到前4位數(shù)據(jù)文 件 共 享糾錯并譯碼，得到后4位數(shù)據(jù)文 件 共 享對前4位數(shù)據(jù)進行漢明碼編碼將前后4位數(shù)據(jù)組合對后4位數(shù)據(jù)進行漢明碼編碼還原出原來的字符與message比較驗證傳輸是否出錯？若一致，則沒錯！不一致，則有錯！文件共享還原出原來的字符，并將其寫入文件yima圖1：整體框架圖 設(shè)計過程以及結(jié)果和說明1. 初步設(shè)計所實現(xiàn)的功能是對4位二進制信息進行漢明碼編碼、譯碼、糾錯。輸入4位二進制數(shù)值，對其進行漢明碼編碼之后輸出對應的漢明碼。如輸入1101，則輸出1010101。調(diào)試結(jié)果如圖2所示。圖2：對4位二進制信息進行漢明碼編碼手動輸入漢明碼代替文件傳輸，然后對其進行校驗和糾錯，最后還原出原來的信息。如輸入1010101，則表示沒有出錯，原來的信息位1101，如圖3所示；如輸入1010111，則第6位出現(xiàn)錯誤，糾正之后還原的信息為1101如圖4所示。圖3：正確接收并譯碼圖4：糾錯并譯碼2. 最終設(shè)計實現(xiàn)了最終功能。在兩臺計算機機上運行程序，一臺產(chǎn)