大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家講的是嵌入式裡數據差錯控制技術 - 奇偶校驗。

在系列第一篇文章裡，痞子衡給大家介紹了最簡單的校驗法 - 重複校驗，該校驗法實現簡單，檢錯糾錯能力都還不錯，但傳輸效率實在是不高，在效率至上的大背景下，這種方法是不能容忍的。今天痞子衡繼續給大家介紹另一種也非常簡單但效率較高的校驗法 - 即奇偶校驗法。

一、奇偶校驗法基本原理

1.1 校驗依據

奇偶校驗法的校驗依據就是判斷一次傳輸的一組二進制數據中 bit "1"的奇偶性(奇數個還是偶數個)在傳輸前後是否一緻，所以其實奇偶檢驗法有兩個子類：

奇校驗：如果以二進制數據中 1 的個數是奇數為依據，則是奇校驗

偶校驗：如果以二進制數據中 1 的個數是偶數為依據，則是偶校驗

一般在同步傳輸方式中常采用奇校驗，而在異步傳輸方式中常采用偶校驗。

1.2 奇偶校驗位

為了實現奇偶校驗，通常會在傳輸的這組二進制數據中插入一個額外的奇偶校驗位(bit)，用它來确保發送出去的這組二進制數據中“1”的個數為奇數或偶數。

劃重點，奇偶校驗位并不是用來标記原始傳輸數據中 1 的個數是奇數還是偶數，而是用來确保原始數據加上奇偶校驗位後的合成數據中 1 的個數是奇數或者偶數。

1.3 校驗方法

常用的奇偶校驗共有三種：水平奇偶校驗，垂直奇偶校驗校驗和水平垂直奇偶校驗。以對 32 位數據：10100101 10111001 10000100 00011010 進行校驗為例講解：

水平奇偶校驗：對每一種數據的編碼添加校驗位，使信息位與校驗位處于同一行。

所以加上水平偶校驗位後應傳輸的數據是：101001010 101110011 100001000 000110101

垂直奇偶校驗：将數據分為若幹組，一組一行，再加上一行校驗位，針對每一列采樣奇校驗或偶校驗。

所以加上垂直偶校驗位後應傳輸的數據是：10100101 10111001 10000100 0001101010000010

水平垂直奇偶校驗：也叫 Hamming Code，其是在水平和垂直方向上進行雙校驗，其不僅可以檢測 2bit 錯誤的具體位置，還可糾正 1bit 錯誤，常用于 NAND Flash裡。這部分不屬于本文要讨論的内容，痞子衡後續會專門介紹 Hamming Code。

1.4 C 代碼實現

實際中水平校驗法應用比較多，此處示例代碼以水平奇校驗為例：

安裝包:codeblocks-17.12mingw-setup.exe

集成環境:CodeBlocks 17.12 rev 11256

編譯器:GNU GCC 5.1.0

調試器:GNU gdb (GDB) 7.9.1

1.5 行業應用

奇偶檢驗比較典型的應用是在串口 UART 上，玩過 UART 的朋友肯定了解串口奇偶檢驗位的作用，包括下位機 MCU UART 驅動的編寫，上位機串口調試助手的設置都需要注意奇偶校驗位。下圖是 UART 傳輸時序圖，奇偶校驗位是可選位，僅當使能時才會生效。不過作為嵌入式開發者，倒不必關注奇偶校驗的具體實現，因為 MCU 的 UART 模塊已經在硬件上支持了奇偶檢驗，我們隻需要操作 UART 對應寄存器的控制位去使能奇偶檢驗功能即可。

二、奇偶校驗法失效分析

在現實數據傳輸中，偶爾 1 位出錯的機會最多，2 位及以上發生錯誤的概率比較低，且由于奇偶校驗實現簡單，具有相對理想的檢錯能力，因此得到廣泛使用。但奇偶校驗法有如下 2 個明顯的缺陷：

奇數位誤碼能檢出，偶數位誤碼不能檢出

不能糾錯，在發現錯誤後，隻能要求重發。

前面講的兩種校驗法實際上更多是針對 byte 傳輸校驗，而在實際應用中我們校驗的對象往往是數據包 packet，有沒有其他比奇偶校驗法更好且針對 packet 的檢錯方法呢？痞子衡在下篇會繼續聊。

至此，嵌入式裡數據差錯控制技術之奇偶校驗痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~

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