dnp30與crc的信息編碼算法

dnp30與crc的信息編碼算法

1crc信息單元編碼算法dvm3.0（聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3.0）是歐洲和美國(guó)非常流行的規(guī)則。它可用于電力系統(tǒng)子站系統(tǒng)、遠(yuǎn)程終端裝置RTU(RemoteTerminalUnit)、智能電子設(shè)備IEDs(IntelligentElectronicDevices)以及主站系統(tǒng)之間的通信。在此規(guī)約中,為保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性,報(bào)文的報(bào)頭、每個(gè)數(shù)據(jù)塊都需進(jìn)行CRC校驗(yàn)。DNP3.0的數(shù)據(jù)幀格式及CRC計(jì)算規(guī)則可參考文獻(xiàn)。本文首先提出了CRC信息單元編碼算法,即以包含若干位的信息塊為單位計(jì)算CRC的方法,并進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)推導(dǎo),給出了CRC的編碼算法流程圖。分析了CRC的解碼算法并給出了CRC的解碼算法流程圖。對(duì)于從低字節(jié)的低位開(kāi)始計(jì)算CRC的情況,提出了計(jì)算CRC的信息位反轉(zhuǎn)法。在討論了DNP3.0中CRC程序流程圖的基礎(chǔ)上,給出了在keilμVision8.08a環(huán)境下調(diào)試通過(guò)的單片機(jī)KeilC51程序。2crc編碼算法2.1相鄰關(guān)系塊之間的關(guān)系CRC信息單元編碼算法就是把待求CRC的信息按一定的位數(shù)分成若干塊,找出相鄰塊之間CRC的關(guān)系,進(jìn)而推求出整個(gè)信息的CRC的方法。設(shè)生成多項(xiàng)式為g(x),其次數(shù)為r階。那么求信息位的CRC方法如下:其中QK-1(x)為商,QK-1(x)為次數(shù)小于g(x)次數(shù)的余式。將式(3)代入式(2)得到:其中QK-2(x)為商,RK-1(x)為次數(shù)小于g(x)次數(shù)的余式。把式(5)代入式(4)可類(lèi)推得到:其中,R0(x)就是要求的校驗(yàn)碼。式(5)反映了相鄰信息塊之間CRC的關(guān)系,下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析。為此,設(shè)RK-1(x)的形式如下:把式(7)代入式(5)可得到:由此可得到在已知前一信息塊Mj+1的校驗(yàn)碼Rj+1(x)的情況下,本字節(jié)Mj的校驗(yàn)碼Rj(x)的算法如下:常用的信息分塊方法有按位分塊法()與按字節(jié)分塊法(),分別對(duì)應(yīng)于按位求CRC的方法與按字節(jié)求CRC的方法。2.2數(shù)據(jù)接收后產(chǎn)生多式除盡發(fā)送的數(shù)據(jù)是按照信息位加上校驗(yàn)位的方式進(jìn)行發(fā)送的。對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)的方法是用同樣的生成多項(xiàng)式g(x)直接去除接收數(shù)據(jù),若除盡,說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸正確,此時(shí)把接收到的二進(jìn)制序列去掉尾部校驗(yàn)位即得信息;若不能除盡,則說(shuō)明一定有傳輸錯(cuò)誤,需要進(jìn)行相應(yīng)的糾錯(cuò)或重發(fā)處理。這說(shuō)明,當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)是發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),此數(shù)據(jù)能被生成多項(xiàng)式除盡。在有信道干擾的情況下,接收的數(shù)據(jù)可能不是發(fā)送的數(shù)據(jù),但此數(shù)據(jù)同樣能被生成多項(xiàng)式除盡,此時(shí)接收方仍認(rèn)為是發(fā)送數(shù)據(jù),這是由校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力有限造成的;在除不盡的情況下,肯定數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤,此時(shí)可以采用丟棄、自動(dòng)糾錯(cuò)或申請(qǐng)重發(fā)等處理方式。CRC解碼算法的流程如圖2所示。3crc校驗(yàn)碼DNP3.0所采用的生成多項(xiàng)式為:g(x)=x16+x13+x12+x11+x10+x8+x6+x5+x2+1,所以CRC校驗(yàn)碼為2個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。規(guī)則規(guī)定CRC的計(jì)算是從低字節(jié)低位開(kāi)始的。即其計(jì)算方法是把圖3(a)中的傳輸數(shù)據(jù)變換成圖3(b)的形式后,用前述算法進(jìn)行計(jì)算后,再把所得到的CRC反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)作為最終的CRC。3.1dyn3的crc算法流程以下單片機(jī)C語(yǔ)言程在keilμVision8.08a環(huán)境下編寫(xiě)并調(diào)試通過(guò)。3.2titda公司的高字節(jié)其中函數(shù)rev(uintintdata)是求整形數(shù)據(jù)的高低位的反轉(zhuǎn),highbyte(uintintdata)用于取出整形數(shù)據(jù)的高字節(jié)。多字節(jié)計(jì)算需要調(diào)用單字節(jié)求CRC的函數(shù),由于字節(jié)取值共有0~255種情況,如果先由calcrc_1byte()函數(shù)把每種情況的CRC計(jì)算出來(lái),放到數(shù)組中,那么就可以根據(jù)待求字節(jié)通過(guò)查找數(shù)組中對(duì)應(yīng)的CRC來(lái)計(jì)算多字節(jié)的CRC,這就是按字節(jié)查表計(jì)算法。3.3crc解碼算法的編程方法4信息位回轉(zhuǎn)法crc法CRC信息單元算法的分析及其流程圖使CRC的計(jì)算更簡(jiǎn)明易懂。對(duì)于從低字節(jié)低位計(jì)算