解讀CRC的校驗原理
加入技術(shù)交流群
隨著(zhù)數據采集系統的功能日益強大，以及微型計算機的普及，在現代工業(yè)中，利用微機進(jìn)行數據通訊的工業(yè)控制應用得也越來(lái)越廣泛。特別是在大規模高精度數據采集系統中，對數據進(jìn)行分析和計算將占用很大一部分單片機的資源，可以將采集到的數據通過(guò)串行通訊方式傳送給PC機，由PC機來(lái)完成數據的處理工作。但是由于傳輸距離、現場(chǎng)狀況等諸多可能出現的因素的影響，計算機與受控設備之間的通訊數據常會(huì )發(fā)生無(wú)法預測的錯誤。為了防止錯誤所帶來(lái)的影響，在數據的接收端必須進(jìn)行差錯校驗。雖然差錯校驗也可以完全由硬件來(lái)承擔，但由于單片機和PC都具有很強的軟件編程能力，這就為實(shí)施軟件的差錯校驗提供了前提條件，而軟件的差錯校驗有經(jīng)濟實(shí)用并且不增加硬件開(kāi)銷(xiāo)的優(yōu)點(diǎn)。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148662.htm傳統的差錯檢驗法有：奇偶校驗法，校驗和法，行列冗余校驗法等。這些方法都是在數據后面加一定數量的冗余位同時(shí)發(fā)送出去，例如在單片機的通訊方式2和3中，TB8就可以作為奇偶校驗位同數據一起發(fā)送出去，在數據的接收端通過(guò)對數據信息進(jìn)行比較、判別或簡(jiǎn)單的求和運算，然后將所得和接收到的冗余位進(jìn)行比較，若相等就認為數據接收正確，否則就認為數據傳送過(guò)程中出現錯誤。但是冗余位只能反映數據行或列的奇偶情況，所以這 類(lèi)檢驗方法對數據行或列的偶數個(gè)錯誤不敏感，漏判的概率很高。因此，此種方法的可靠性 就差。
循環(huán)冗余碼校驗英文名稱(chēng)為Cyclical Redundancy Check，簡(jiǎn)稱(chēng)CRC。它是利用除法及余數 的原理來(lái)作錯誤偵測(Error Detecting)的。實(shí)際應用時(shí)，發(fā)送裝置計算出CRC值并隨數據一同發(fā)送給接收裝置，接收裝置對收到的數據重新計算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個(gè)CR C值不同，則說(shuō)明數據通訊出現錯誤。由于這種方法取得校驗碼的方式具有很強的信息覆蓋能力，所以它是一種效率極高的錯誤校驗法。錯誤的概率幾乎為零。在很多的儀器設備中都 采用這種冗余校驗的通訊規約。
根據應用環(huán)境與習慣的不同，CRC又可分為以下幾種標準：
① CRC-12碼;② CRC-16碼;
③ CRC-CCITT碼;④ CRC-32碼。
CRC-12碼通常用來(lái)傳送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT碼則是用來(lái)傳送8-b it字符，其中CRC-16為美國采用，而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼大都被采用在一種稱(chēng)為Point-to-Point的同步傳輸中。
2 CRC校驗碼的生成過(guò)程
我們以最常用的CRC-16碼作為例子進(jìn)行說(shuō)明。
冗余循環(huán)碼包括2個(gè)字節，即16位二進(jìn)制數。先預置16位寄存器全部為1，再逐 步把每8位的數據信息進(jìn)行處理。在進(jìn)行CRC計算時(shí)只用8位數據位，起始位和停止位，如有奇偶校驗位的話(huà)也包括奇偶校驗位，都不參與CRC計算。
在計算CRC碼時(shí)，8位數據與寄存器的數據相異或，得到的數據向低位移一位，用 0填補最高位，再檢查最低位。如果最低位為1，把寄存器的內容與預置數相異或;若最低位為0，則不進(jìn)行異或計算。
這個(gè)過(guò)程一直重復8次，第8次移位后，下一個(gè)8位數據再與現在寄存器中的內容 相異或，這個(gè)過(guò)程和以上一樣重復8次。當所有的信息處理完后，最后寄存器中的內容即為CRC碼。這個(gè)CRC碼將由發(fā)送設備跟在數據的最后一起發(fā)送。
計算CRC的步驟為：
(1)預置16位寄存器位十六進(jìn)制數FFFF(即全為1)。稱(chēng)此寄存器位CRC寄存器。
(2)把第一個(gè)8位數據與16位寄存器的低位相異或，將結果放于CRC寄存器中;
(3)把寄存器的內容右移一位(朝低位)，用0填補最高位，檢查最低位;
(4)如果最低位為0，重復第三步(再次移位);
如果最低位為1，CRC寄存器與多項式碼進(jìn)行異或;
(5)重復步驟3和4，直到右移8次，這樣整個(gè)8位數據全部進(jìn)行了處理;
(6)重復步驟2到5，進(jìn)行下一個(gè)8位數據的處理;
(7)最后得到的CRC寄存器即為CRC碼。
3 CRC軟件實(shí)現
/*************************************************
函數功能：求CRC16校驗值程函數
修改日期：2006.7.4
待修改： OK
參數： *STr指向txbuf，待發(fā)送數組;
num為報文字節數
最后計算結果為2字節數。
MODBUS傳輸時(shí)，CRC低位在前，crc%256求低位;
高位在后，crc/256求高位。c*************************************************/
uint crc16(uchar *str,uint num) //CRC計算子程序，
{
uchar i;
//uint crc;
crc=0xffff;
for (i=0; i {
arc= (str[i] ^ crc) 0x00ff;
crc=_irol_(crc,8); //整形循環(huán)右移指令
crc= crc 0x00ff;
crc= crc ^ crctable[arc];
}
return(crc);
}
/**************************************************************************
函數功能：CRC校驗程函數
修改日期：2006.7.4
待修改： OK
參數： N為報文字節數，rxbuf[]為接收報文區
如果最后計算結果CRC==0，說(shuō)明報文在傳輸過(guò)程中正確
**************************************************************************/
void crc_verify(uchar N) //CRC校驗程序
{
uchar i;
crc = 0xFFFF; //modbus_crc 初值
for (i=0; i=7;i++ ) //CRC校驗方式 可以做一個(gè)子程序來(lái)處理
{
arc= (rxbuf[i] ^ crc) 0x00FF; //xor
crc=_irol_(crc,8); //整形循環(huán)右移指令
crc= crc 0x00FF;
crc= crc ^ crctable[arc]; //xor
_nop_();
}
}
uint code crctable[]={ //CRC計算用表
0x0000,0xC0C1,0xC181,0x0140,0xC301,0x03C0,0x0280,0xC241,
0xC601,0x06C0,0x0780,0xC741,0x0500,0xC5C1,0xC481,0x0440,
0xCC01,0x0CC0,0x0D80,0xCD41,0x0F00,0xCFC1,0xCE81,0x0E40,
0x0A00,0xCAC1,0xCB81,0x0B40,0xC901,0x09C0,0x0880,0xC841,
0xD801,0x18C0,0x1980,0xD941,0x1B00,0xDBC1,0xDA81,0x1A40,
0x1E00,0xDEC1,0xDF81,0x1F40,0xDD01,0x1DC0,0x1C80,0xDC41,
評論