CRC校驗碼在單片機中的程序實(shí)現及其冗余碼表的求取

由單片機嵌入式系統與微機組成的工業(yè)檢測和數據采集系統中，計算機與單片機之間經(jīng)常需要進(jìn)行數據通信。在數字通信過(guò)程中，干擾有可能使接收到的二進(jìn)制數和發(fā)送的不一致，造成“0”和“1”互變的差錯。一個(gè)實(shí)用的通信系統必需能發(fā)現這種差錯，并加以糾正或給出重新發(fā)送信息。CRC（CyclicRedundancy Code循環(huán)冗余碼），也稱(chēng)多項式編碼。是一種檢錯效率高、原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現的通信編碼，是目前在數字通信領(lǐng)域應用最為廣泛的一種檢驗方式。如16位的 CRC—CCITT標準可以檢測出所有的單位錯、雙位錯、奇位數錯及小于等于16位的突發(fā)錯，大于17位的突發(fā)錯檢錯率為99．9984％［1］?？梢?jiàn)， CRC碼的檢錯率要大大高于一般的奇偶校驗。因此CRC校驗可以應用于重要數據的通信場(chǎng)合，如下位機運行狀態(tài)的檢測、運行模式或參數的在線(xiàn)重設置等。

對于8位的單片機系統，要實(shí)現CRC通信就必須編寫(xiě)生成CRC碼的指令程序，且由于單片機的程序存儲器很少、運算速度也比較低，因此要求程序代 碼盡量少，算法必須簡(jiǎn)單。下面將以CRC—CCITT標準為例來(lái)介紹CRC通信碼的單片機實(shí)現過(guò)程。

1　CRC校驗碼的構成　

　　
求得余式R(x)，使等式左端的代數式恰為CRC校驗式G（x）的整數倍。則將其與待發(fā)送的數據多項式xr·M（x）相加得到的r＋k次多項式的各個(gè)系數（mk－1，mk－2，…，m1，m0，rr－1，rr－2，…，r1，r0）作為編碼一起發(fā)送，其中高k位是信息位，低r位是附加校驗位。在數據接收端，再對接收到的信息碼進(jìn)行校驗，如能被同 一個(gè)G（x）整除，則表明通信正確；若余數不為0，表示數據傳輸有誤，從而達到檢錯的目的。

CRC校驗雖然不能100％檢測出錯誤，但它的漏檢率相當低。漏檢概率和所選取的校驗標準相關(guān)，國際上已有多種CRC校驗式標準。其中8位的CRC碼標準有CDT約定，其校驗式為G（x）＝x8＋x2＋x＋1；16位的標準有CCITT（國際電報電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì )推薦）標準G（x）＝x16＋x12＋x5＋1，和IBM公司提出的CRC－16標準G（x）＝x16＋x12＋x2＋1；校驗錯誤效率最高的是具有32位CRC校驗碼的

2　多字節信息序列CRC碼的快速算法　

假設需要傳送的一組信息碼N為k個(gè)字節二進(jìn)制序列：
　　Nk＝［n1 n2……nk］

其中的ni為信息碼中的各個(gè)字節。

以16位校驗碼的CRC—CCITT標準來(lái)說(shuō)明生成校驗冗余碼的快速算法。N（x）在計算冗余碼的時(shí)候應該在后面補充兩個(gè)零字節，作為待計算的信息碼。為方便起見(jiàn)，還統一用N（x）表示。

對應的前k－1個(gè)字節構成的序列可以表示為：

關(guān)系，若已知算式Nk－1的余項Rk－1，就可以求得Nk的余項Rk，已知Rk－2，就可求得Rk－1，依次類(lèi)推。因為校驗式G（x）的最高項為16次，x8 Rk－1（x）＋nk（x）的最高冪次不超過(guò)23，所以最后可歸結為求［n1 n2 n3］3字節序列余項的問(wèn)題，每次遞推都進(jìn)行3字節的求余運算。按照上述的方法，很容易編制單片機上CRC校驗碼的實(shí)現程序。

3　CRC校驗碼在51單片機上的實(shí)現　

以CRC－CCITT標準為例，按前面多字節數據CRC冗余碼的構造過(guò)程，51系列單片機計算多字節數據的CRC碼程序如下。其中，從31H開(kāi)始存放信息字節數據，算得校驗碼的高8位存于R3，低8位存于R4。