CRC校驗原理及實現(xiàn)

1、隨著數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能日益強(qiáng)大，以及微型計算機(jī)的普及，在現(xiàn)代工業(yè)中，利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的工業(yè)控制應(yīng)用得也越來越廣泛。特別是在大規(guī)模高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算將占用很大一部分單片機(jī)的資源，可以將采集到的數(shù)據(jù)通過串行通訊方式傳送給PC機(jī)，由PC機(jī)來完成數(shù)據(jù)的處理工作。但是由于傳輸距離、現(xiàn)場狀況等諸多可能出現(xiàn)的因素的影響，計算機(jī)與受控設(shè)備之間的通訊數(shù)據(jù)常會發(fā)生無法預(yù)測的錯誤。為了防止錯誤所帶來的影響，在數(shù)據(jù)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承擔(dān)，但由于單片機(jī)和PC都具有很強(qiáng)的軟件編程能力，這就為實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(jì)實用并且不

2、增加硬件開銷的優(yōu)點(diǎn)。本文就是基于多功能應(yīng)變測試系統(tǒng)而編寫的主機(jī)和單片機(jī)之間的RS485通訊系統(tǒng)，介紹了一種軟件差錯校驗方案循環(huán)冗余差錯校驗法。1 CRC法的原理傳統(tǒng)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(shù)據(jù)后面加一定數(shù)量的冗余位同時發(fā)送出去，例如在單片機(jī)的通訊方式2和3中，TB8就可以作為奇偶校驗位同數(shù)據(jù)一起發(fā)送出去，在數(shù)據(jù)的接收端通過對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較、判別或簡單的求和運(yùn)算，然后將所得和接收到的冗余位進(jìn)行比較，若相等就認(rèn)為數(shù)據(jù)接收正確，否則就認(rèn)為數(shù)據(jù)傳送過程中出現(xiàn)錯誤。但是冗余位只能反映數(shù)據(jù)行或列的奇偶情況，所以這 類檢驗方法對數(shù)據(jù)行或列的偶數(shù)個錯誤不敏感，漏

3、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為Cyclical Redundancy Check，簡稱CRC。它是利用除法及余數(shù) 的原理來作錯誤偵測（Error Detecting）的。實際應(yīng)用時，發(fā)送裝置計算出CRC值并隨數(shù)據(jù)一同發(fā)送給接收裝置，接收裝置對收到的數(shù)據(jù)重新計算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個CR C值不同，則說明數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)錯誤。由于這種方法取得校驗碼的方式具有很強(qiáng)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(shè)備中都 采用這種冗余校驗的通訊規(guī)約。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境與習(xí)慣的不同，CRC又可分為以下幾種標(biāo)準(zhǔn)： CRC12碼；

4、 CRC16碼； CRCCCITT碼； CRC32碼。CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串。 CRC-16 及CRC-CCITT碼則是用來傳送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為Point-to-Point的同步傳輸中。2 CRC校驗碼的生成過程我們以最常用的CRC16碼作為例子進(jìn)行說明。冗余循環(huán)碼包括2個字節(jié)，即16位二進(jìn)制數(shù)。先預(yù)置16位寄存器全部為1，再逐 步把每8位的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。在進(jìn)行CRC計算時只用8位數(shù)據(jù)位，起始位和停止位，如有 奇 偶校驗位的話也包括奇偶校驗位，都不參與CRC計算。在計算

5、CRC碼時，8位數(shù)據(jù)與寄存器的數(shù)據(jù)相異或，得到的數(shù)據(jù)向低位移一位，用 0填補(bǔ)最高位，再檢查最低位。如果最低位為1，把寄存器的內(nèi)容與預(yù)置數(shù)相異或；若最低位 為0，則不進(jìn)行異或計算。這個過程一直重復(fù)8次，第8次移位后，下一個8位數(shù)據(jù)再與現(xiàn)在寄存器中的內(nèi)容 相異或，這個過程和以上一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有的信息處理完后，最后寄存器中的內(nèi)容即為C RC碼。這個CRC碼將由發(fā)送設(shè)備跟在數(shù)據(jù)的最后一起發(fā)送。計算CRC的步驟為：(1)預(yù)置16位寄存器位十六進(jìn)制數(shù)FFFF（即全為1）。稱此寄存器位CRC寄存器。(2)把第一個8位數(shù)據(jù)與16位寄存器的低位相異或，將結(jié)果放于CRC寄存器中；(3)把寄存器的內(nèi)容右移一位（

6、朝低位），用0填補(bǔ)最高位，檢查最低位；(4)如果最低位為0，重復(fù)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(fù)步驟3和4，直到右移8次，這樣整個8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理；(6)重復(fù)步驟2到5，進(jìn)行下一個8位數(shù)據(jù)的處理；(7)最后得到的CRC寄存器即為CRC碼。3 CRC軟件實現(xiàn)/*函數(shù)功能：求CRC16校驗值程函數(shù)修改日期：2006.7.4待修改： OK參數(shù)：    *str指向txbuf，待發(fā)送數(shù)組；           &

7、#160;     num為報文字節(jié)數(shù)最后計算結(jié)果為2字節(jié)數(shù)。MODBUS傳輸時，CRC低位在前，crc%256求低位；高位在后，crc/256求高位。 */uint crc16(uchar *str,uint num) /CRC計算子程序，uchar i;/uint crc;crc=0xffff;for (i=0; i<num ;i+ )         arc= (stri crc) & 0x00ff;     crc=_iro

8、l_(crc,8);         /整形循環(huán)右移指令     crc= crc & 0x00ff;     crc= crc crctablearc;        return(crc);/*函數(shù)功能：CRC校驗程函數(shù)修改日期：2006.7.4待修改： OK參數(shù)：    N為報文字節(jié)數(shù)，rxbuf為接收報文區(qū)如果最后計算結(jié)果CRC=0

9、，說明報文在傳輸過程中正確*/void crc_verify(uchar N)              /CRC校驗程序uchar i;crc = 0xFFFF;                        /modbus_crc 初值

10、for (i=0; i<=7;i+ )                 /CRC校驗方式 可以做一個子程序來處理   arc= (rxbufi crc) & 0x00FF;    /xor   crc=_irol_(crc,8);          

11、60;      /整形循環(huán)右移指令   crc= crc & 0x00FF;   crc= crc crctablearc;          /xor   _nop_();uint code crctable=               

12、;                             /CRC計算用表         0x0000,0xC0C1,0xC181,0x0140,0xC301,0x03C0,0x0280,0xC241,   

13、;      0xC601,0x06C0,0x0780,0xC741,0x0500,0xC5C1,0xC481,0x0440,         0xCC01,0x0CC0,0x0D80,0xCD41,0x0F00,0xCFC1,0xCE81,0x0E40,         0x0A00,0xCAC1,0xCB81,0x0B40,0xC901,0x09C0,0x0880,0xC841,&#

14、160;        0xD801,0x18C0,0x1980,0xD941,0x1B00,0xDBC1,0xDA81,0x1A40,         0x1E00,0xDEC1,0xDF81,0x1F40,0xDD01,0x1DC0,0x1C80,0xDC41,         0x1400,0xD4C1,0xD581,0x1540,0xD701,0x17C0,0

15、x1680,0xD641,         0xD201,0x12C0,0x1380,0xD341,0x1100,0xD1C1,0xD081,0x1040,         0xF001,0x30C0,0x3180,0xF141,0x3300,0xF3C1,0xF281,0x3240,         0x3600,0xF6C1,0xF781,0x3740,

16、0xF501,0x35C0,0x3480,0xF441,         0x3C00,0xFCC1,0xFD81,0x3D40,0xFF01,0x3FC0,0x3E80,0xFE41,         0xFA01,0x3AC0,0x3B80,0xFB41,0x3900,0xF9C1,0xF881,0x3840,         0x2800,0xE8C1

17、,0xE981,0x2940,0xEB01,0x2BC0,0x2A80,0xEA41,         0xEE01,0x2EC0,0x2F80,0xEF41,0x2D00,0xEDC1,0xEC81,0x2C40,         0xE401,0x24C0,0x2580,0xE541,0x2700,0xE7C1,0xE681,0x2640,        

18、; 0x2200,0xE2C1,0xE381,0x2340,0xE101,0x21C0,0x2080,0xE041,         0xA001,0x60C0,0x6180,0xA141,0x6300,0xA3C1,0xA281,0x6240,         0x6600,0xA6C1,0xA781,0x6740,0xA501,0x65C0,0x6480,0xA441,     &#

19、160;   0x6C00,0xACC1,0xAD81,0x6D40,0xAF01,0x6FC0,0x6E80,0xAE41,         0xAA01,0x6AC0,0x6B80,0xAB41,0x6900,0xA9C1,0xA881,0x6840,         0x7800,0xB8C1,0xB981,0x7940,0xBB01,0x7BC0,0x7A80,0xBA41,   

20、;      0xBE01,0x7EC0,0x7F80,0xBF41,0x7D00,0xBDC1,0xBC81,0x7C40,         0xB401,0x74C0,0x7580,0xB541,0x7700,0xB7C1,0xB681,0x7640,         0x7200,0xB2C1,0xB381,0x7340,0xB101,0x71C0,0x7080,0xB041,         0x5000,0x90C1,0x9181,0x5140,0x9301,0x53C0,0x5280,0x9241,         0x9601,0x56C0,0x5780,0x9741,0x5500,0x95C1,0x9481,