Transcript Bittioperaatiot ja CRC koodaus (siirtorekisterin toteutus) Javalla

JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Bittioperaatiot Javalla
Yhden bitin asettaminen
Siirtorekisterin toteutus
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Bitin asettaminen arvoon x
Olkoon meillä
int rekisteri = 111; // 01101111 can also be byte or
short, as we use only the 8 lowest bits.
int maski[] =
{0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
/* nyt taulukon indeksiä vastaavalla maskilla
saadaan maskattua indeksiä vastaava bitti tavusta
(oikealta lukien) eli
esim. maski[2] = 0x04 (on binäärinä 00000100) */
int bit = x; // 0 or 1, so in binary 0000000x
2
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Bitin asettaminen arvoon x









int maski[] =
{0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
00000001
00000010
00000100
00001000
00010000
00100000
01000000
10000000
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Bitin asettaminen arvoon x
Operaatio jolla bitti 1 voidaan asettaa arvoon 0 (koska
sitä ei voi tehdä suoraan OR operaatiolla) :
rekisteri = (rekisteri & ~maski[2]) | (bit << 2);
 Eli alkuperäinen arvosta ja maskin negaatiosta
otetaan AND operaatio
– Tällä alkuperäinen arvo asetetaan nollaksi

Saadusta tuloksesta sekä asetettavasta bitistä
otetaan OR operaatio
– Bitti siirretään ensin maskin osoittamaan paikkaan
• (bit << 2)
– Ja siis, maski[2] = 0x04 = 00000100 (positio 2 oikealta päin)
4
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Bitin asettaminen arvoon x
Eli maskin negaatio:
~maski[2] = 11111011
And operaatio:
//
rekisteri
// & ~maski[2]
//
AND
01101111
11111011
01101011
5
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO

Bitin asettaminen arvoon x
Bitin siirto maskin osoittamaan paikkaan
– (bit << 2) eli
– 0000000x ----> 00000x00

Joten
//
(rekisteri & ~maski[2])
// | (bit << 2)
//
A
B
|
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
OR
01101011
00000x00
01101x11
6
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO

Javan OR operaatiot
Aikaisemmin meillä on ollut aina 0 toisena tekijänä,
jolloin ei ole väliä kumpaa käyttää
OR

XOR
A
B
|
A
B
^
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
7
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio


Siirtorekisteri (CRC-8)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Nyt siirtorekisteriin tuodaan bittejä oikealta
Esimerkiksi Position 2 uusi arvo on position 7 ja
position 1 XOR operaation tulos
– Eli kun bittejä siirretään niin XOR operaatio edellisen
kierroksen arvoista

Javalla seuraavasti
((rekisteri & 0x80) >>> 7) ^ ((rekisteri & 0x02) >>> 1);
8
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio
Siirtorekisteri (CRC-8)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Positio 0:
Byte uusi[pituus]; // uusi[0] = 00001111;
int maski[] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
for (int i=0;i<pituus;i++) { // go through all bytes
for (int j=7;j>=0;j--) { // move each bit of byte to register MSB first
{ // lisää muut positiot ja muu rekisterin käsittely
((rekisteri & 0x80) >>> 7) ^ ((uusi[i] & maski[j]) >>> j);
}
}
9
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio


CRC koodauksen toteutus
siirtorekisterillä
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Esimerkiksi CRC-8 koodaus
http://www.macs.hw.ac.uk/~pjbk/nets/crc/
10
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio

Siirtorekisteri (CRC-8)
7
6
5
4
3
2
1
0
A
B
C
D
E
F
G
H
Maskataan rekisteristä position 7 bitti ja siirretään
– (rekisteri & 0x80) >>> 7
– Olkoon rekisterissä esim. seuraavat bitit (A - H joko 0 tai 1)
rekisteri
ABCDEFGH
0x80
10000000
rekisteri & 0x80
A0000000
(rekisteri & 0x80) >>> 7
0000000A
11
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio

Siirtorekisteri (CRC-8)
7
6
5
4
3
2
1
0
A
B
C
D
E
F
G
H
Maskataan rekisteristä position 1 bitti ja siirretään
– (rekisteri & 0x02) >>> 1
– Rekisterissä samat bitit kuin edellä (A - H joko 0 tai 1)
rekisteri
ABCDEFGH
0x20
00000010
rekisteri & 0x20
000000G0
(rekisteri & 0x20) >>> 1
0000000G
12
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio

Siirtorekisteri (CRC-8)
7
6
5
4
3
2
1
0
A
B
C
D
E
F
G
H
XOR operaatio rekisterin positioiden 7 ja 1 bitit välillä
– ((rekisteri & 0x80) >>> 7) ^ ((rekisteri & 0x02) >>> 1);
(rekisteri & 0x80) >>> 7
0000000A
(rekisteri & 0x02) >>> 1
0000000G
XOR
A XOR G
Tulos on bitti X
0000000X
13
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio
7
6
5
4
3
2
1
0
IJKL…
A

Siirtorekisteri (CRC-8)
B
C
D
E
F
G
H
Tehdään kaikki XOR operaatiot
– Tulokset olkoon X, Y ja Z vasemmalta oikealle

Siirretään XOR operaation tulokset oikeaan positioon
– Eli positiot 2, 1 ja 0
X << 2
00000X00
Y << 1
000000Y0
Z (ei tarvitse siirtää)
0000000Z
14
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio
A

7
Siirtorekisteri (CRC-8)
6
5
4
3
2
1
0
JKL…
B
C
D
E
F
G
H
I
Siirretään kaikkia bittejä vasemmalle
– rekisteri = (rekisteri << 1);
rekisteri
BCDEFGHI
15
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio
A

7
Siirtorekisteri (CRC-8)
6
5
4
3
2
1
0
JKL…
B
C
D
E
F
G
H
I
Asetetaan XOR laskujen tulokset oikeille paikoille
– rekisteri = (rekisteri & ~0x04) | (X << 2);
– Voisi olla myös ^ operaatio, koska ensin nollataan edellinen
arvo
rekisteri
BCDEFGHI
0x04
00000100
~0x04
11111011
X << 2
00000X00
16
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
7
Positio
A
Siirtorekisteri (CRC-8)
6
5
4
3
2
1
0
JKL…
B
C
D
E
F
G
H
I
– rekisteri = (rekisteri & ~0x04) | (X << 2);
rekisteri
BCDEFGHI
~0x04
11111011
rekisteri & ~0x04
BCDEF0HI
rekisteri & ~0x04
BCDEF0HI
X << 2
00000X00
(rekisteri & ~0x04) | (X << 2)
BCDEFXHI
17
JYVÄSKYLÄN
YLIOPISTO
Positio
A


7
Siirtorekisteri (CRC-8)
6
5
4
3
2
1
0
JKL…
B
C
D
E
F
X
Y
Z
Vastaavasti muille XOR operaation tuloksille Y ja Z
Ja sitten aloitetaan alusta…
18