循環(huán)冗余校驗碼的單片機及CPLD實(shí)現

1 基本原理

串行數據的差錯檢驗是保證數據正確的必要手段，通常采用奇遇校驗法和循環(huán)冗余校驗法。這兩種方法都是通過(guò)冗余數據來(lái)提供必要信息。奇偶校驗法適用于以字節為單位數據傳輸。例如用偶校驗傳送1個(gè)ASCII字符時(shí)，要附加1個(gè)校驗位，從而使全部9位中“1”的個(gè)數為偶數。奇偶校驗簡(jiǎn)單易行，但當數據崩潰或出現多位錯誤時(shí)，往往不能檢驗出來(lái)，因而可靠性不高。

循環(huán)冗余碼校驗法利用了循環(huán)和反饋機制，校驗碼由輸入數據與歷史數據經(jīng)過(guò)較為復雜的運算而得到。因此，冗余碼包含了更為豐富的數據間的信息，可靠性更高。校好的循環(huán)冗余碼可校驗出以下錯誤：①全部數據位任意奇數個(gè)位出錯；②全部數據位中任意連續2位出錯；③處于一個(gè)8位時(shí)間窗內的任1～8位數據出錯。

使用循環(huán)冗余碼校驗方法通信時(shí)，發(fā)送方先計算待發(fā)數據的校驗碼，然后將數據與校驗碼起發(fā)出；接收方接收數據的同時(shí)進(jìn)行循環(huán)冗余碼的計算，并將計算結果與來(lái)自發(fā)送方的校驗碼相比較，如不相同表示傳輸過(guò)程中出現了錯誤，接收方必須通知發(fā)送方再次發(fā)送該組數據。

假設要傳輸64位數據（最后8位是校驗碼），并使用多項式x8+x5+x4+1來(lái)產(chǎn)生8位循環(huán)冗余校驗碼（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CRC碼）。其邏輯結構可用異或門(mén)和移位寄存器表示，如圖1所示。寄存器的值即為輸入數據的CRC碼。首先來(lái)輸入數據與最低位的異或值，如為“0”，只需將當前CRC碼邏輯右移1位（首位補零），即可得到新CRC碼；如為“1”，則將當前CRC碼與18H異或，再循環(huán)右移1位即可。該校驗碼有以下特點(diǎn)：①當輸入的8位數據（低位在前）與當前 CRC碼相同時(shí)，輸出的CRC碼將是零。因此，當包含8位CRC碼的全部64位數據輸入后，輸出的CRC碼應為零。②只要有非零位即可判決傳輸錯誤，而必復雜的校驗技術(shù)。

2 用匯編語(yǔ)言產(chǎn)生循環(huán)冗長(cháng)余校驗碼

在8051單片機上，由以下代碼可得8位CRC碼（存于變量CRC中），8位輸入數據暫存于A(yíng)CC中。
DO_CRC：PUSH ACC ；保存輸入數據
PUSH B ；保存B寄存器
PUSH ACC ；再次保存
MOV B，#8 ；共有8位數據
CRC_LOOP：XRL A，CRC
RRC A ；將最低位與輸入數據的異或值放入進(jìn)位標志中
MOV A，CRC
JNC ZERO
XRL A，#18H；當前CRC碼與18H異或
ZERO： RRC A ；右移1位
MOV CRC，A ；保存新CRC碼
POP ACC
RR A ；取出輸入數據的第2位
PUSH ACC
DJNZ B,CRC_LOOP ;循環(huán)
POP ACC
POP B
POP ACC ；恢復各寄存器
RET

上述程序對每一位輸入數據都要執行一系列操作，運算量很大，但內存占用少，適合于內存緊張的情況。當內存充裕時(shí)，可以使用效率更高的查表法。

3 用查表法求CRC碼

將輸入數據按字節分開(kāi)，每字節值在0～255之間。令當前CRC碼為00H，當分別輸入0～255時(shí)，得到256個(gè)CRC碼。將它們順序排列就構成了循環(huán)冗余校驗碼表。用當前CRC碼與輸入字節異或后的值作為下標，查表即可求出新CRC碼。下例中，crc存放CRC碼，ACC存放輸入字節， crc_table為循環(huán)冗余校驗表的入口地址。代碼如下：
XRL A，crc ;當前CRC碼與輸入數據異或
PUSH DPH
PUSH DPL ；保存數據指針
MOV DPTR #crc_table
MOVC A，@A+DPTR；查表
MOV crc,A
POP DPL
POP DPH ；恢復數據指針
RET
crc_table：
DB 00H,5EH,BCH,E2H,61H,3FH,DDH,83H
DB C2H,9CH,7EH,20H,A3H,FDH,1FH,41H
DB 9DH,C3H,21H,7FH,FCH,A2H,40H,1EH
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