使用硬件循环冗余校验（CRC）检验数据的嵌入式应用

最新推荐文章于 2025-11-30 18:24:05 发布
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文章标签： java python 前端 嵌入式
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本文探讨了在嵌入式系统中利用硬件实现CRC校验以提高数据错误检测速度和效率。CRC是一种基于多项式计算的错误检测技术，通过计算和比较校验码来检测数据传输错误。文中提供了硬件CRC校验的源代码示例，展示如何初始化、更新和计算CRC值，强调了硬件CRC在提升系统性能和可靠性方面的作用。

循环冗余校验（CRC）是一种常用的错误检测技术，广泛应用于通信和数据存储领域。在嵌入式系统中，使用硬件实现CRC可以提高校验速度和效率。本文将介绍如何在嵌入式系统中使用硬件CRC来校验数据，并提供相应的源代码示例。

CRC是一种基于多项式计算的校验方法，可以检测数据传输过程中的错误。它通过对数据进行除法运算，生成一个固定长度的校验码，将其附加到原始数据中。接收方在接收数据时，使用相同的多项式进行计算，并将结果与接收到的校验码进行比较，以确定数据是否出现错误。

在嵌入式系统中，通常使用硬件模块来实现CRC计算，这样可以大大提高校验的速度和效率。下面是一个使用硬件CRC校验数据的示例代码：

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
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STM32H7 硬件CRC实现常用CRC算法
只要思想不滑坡，想法总比问题多。
09-25 1825
利用STM32H7 CRC硬件模块，基于HAL库实现常用的CRC算法，替换软件CRC。
CRC校验算法以及软硬件实现
qq_18302499的博客
04-10 2597
循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check， CRC）是一种根据网络数据包或计算机文件等数据产生简短固定位数校验码的一种信道编码技术，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。它是利用除法及余数的原理来做错误侦测的。
STM32 硬件CRC和软件CRC速度比较
weixin_30599769的博客
03-12 2884
一、测试条件 硬件： STM32L432KC 主频： 80MHz 编译器： IAR 8.20.1 编译选项： High Speed no size constraints CRC 生成多项式： 0x782f 二、测试方法 软件提前生成CRC表，用于查询。分别使用软件CRC算法和硬件CRC外设对一个缓存进行计算，目的是从该缓存中找...
第一篇：保障数据完整性：硬件校验码的神秘力量
凡江林的博客
05-01 1491
校验码是一种特殊的代码，通常附加在数据后面，用于数据的错误检测和纠正。校验码的生成基于特定的数学算法，这些算法能够将数据内容转换成一个（或一组）简短的校验码。当数据在一个地方生成并发送到另一个地方时，接收端将重新计算数据的校验码，并与发送的校验码进行比较，以此来检测数据在传输过程中是否遭受了干扰。在通信和数据存储的世界里，保障数据的完整性与准确性是至关重要的。为了实现这一目标，校验码应运而生。校验码是一种特殊的代码，其生成基于原始数据，可以在数据受到破坏时检测并有时纠正错误。
【硬件】【CRC 校验】
iStoneWalker的博客
02-26 1780
参考资料： Wikipedia - Cyclic Redundancy Check https://blog.youkuaiyun.com/songdawww/article/details/52198833 https://www.cnblogs.com/esestt/archive/2007/08/09/848856.html https://wenku.baidu.com/view/13d04f91...
循环冗余校验码(CRC)计算源代码合集
02-15
循环冗余校验码（CRC，Cyclic Redundancy Check）是一种广泛应用于数据通信和存储领域的错误检测技术。它的基本原理是通过附加一个校验位序列到原始数据中，使得整个数据块能被一个特定的多项式除尽。在接收端，同样...
集成电路学习：什么是CRC循环冗余校验
limengshi138392的博客
08-30 2366
CRC（循环冗余校验）是一种高效的错误检测算法，通过模二运算将数据视为多项式进行除法运算，生成的余数作为校验码。其核心原理是利用预设的生成多项式对数据进行模二除法运算，接收方通过相同运算验证数据完整性。CRC广泛应用于网络通信、数据存储等领域（如CRC-32校验），具有高检错能力（可检测奇数位错、双比特错等）、快速校验和低成本等优势。该算法实现简单，能有效保障数据传输可靠性，是计算机网络和数据存储系统中的重要检错手段。
基本例程-CRC操作（循环冗余校验）
06-23
循环冗余校验（CRC，Cyclic Redundancy Check）是一种广泛用于数据传输和存储中的错误检测技术。在STM32F103C8T6这种常见的微控制器上，CRC功能是内置的，可以方便地进行硬件级别的数据完整性检查。下面我们将详细...
嵌入式开发--STM32软件和硬件CRC的使用
深圳五月花--老李的森林
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STM32硬件CRC的使用 STM32硬件的CRC不占用MCU的计算资源，和软件查表计算消耗的存储空间。但其结果与平常使用的CRC不一样，导致很多人还是在用软件计算CRC。 其实结果的差别，只是由于计算方式导致的，调整计算方式以后也可以输出普通计算的结果。 异同 与普通计算方式相同，以CRC32举例，其默认多项式也是 X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 +X8 + X7 + X5 + X4 + X2+ X +1，但也可以自定义。 计算的初值不同：STM
国民技术MCU之硬件CRC
xue_nuo的博客
10-24 1351
在一些通信和固件完整校验中，会把用到CRC校验的方式。硬件CRC在计算的过程中比软件快些，算得越多差距越大。在国民数据M4内核的芯片中集成了硬件CRC。一个CRC16和一个CRC32。
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串口通讯之 CRC校验
a932432866的专栏
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1.CRC介绍： 循环冗余码校验英文名称为Cyclical Redundancy Check，简称CRC。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测（Error Detecting）的。实际应用时，发送装置计算出CRC值并随数据一同发送给接收装置，接收装置对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两个CRC值不同，则说明数据通讯出现错误。 根据应用环境与习惯的不同，CRC又可分为以下几种标准...
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若依系统中有很多的表格数据、后端接口实体中并没有看到有接收分页大小和页码的属性，在系统的mapper层面SQL语句中并没有看到对应的分页限制。它是如何实现这个分页效果的呢？是将所有的数据查询出来，然后再分页吗？这样效率岂不是非常低。带着这样的疑问，稍微研究了一下这个系统的分页方法。更多详细文章后端是通过从 HttpServletRequest 对象中获取分页的页码和大小，然后创建Page分页对象，在执行sql查询的时候，动态构建分页限制条件。从而实现分页，并不是在查询到所有数据之后再进行的分页处理。
07_Spring AI 干货笔记之提示词
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在科技的浪潮中，我们寻找着创新的火种，在代码的海洋里，我们编织着智慧的网。腾飞开源，就是这样一个由技术精英汇聚而成的博客平台，我们致力于分享在Java、Python、IoT和人工智能等领域的最新研究成果和实战经验。 在腾飞开源的博客上，你会看到紧跟技术前
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本文详细介绍了Spring AI中的提示词核心概念与API设计。提示词作为引导AI模型生成特定输出的关键输入，其结构从简单字符串演进为包含多角色消息的复杂形式。Spring AI通过Prompt和Message接口提供结构化提示词管理，支持系统、用户、助手等角色分配。PromptTemplate类实现动态内容渲染，并支持自定义模板引擎。文章还涵盖提示词工程的最佳实践与令牌机制，为开发者提供完整的提示词设计解决方案。
Docker：基于自制openjdk8镜像 or 官方openjdk8镜像，制作tomcat镜像
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Tomcat下载，安装，配置终极版（2024）
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那么本章内容就到此结束了，如果你不想去官网下载，那我这里也给你提供了Tomcat的安装包。里面是10.20的版本，供你下载。Thank you！链接：https://pan.baidu.com/s/1n8bjvHEFa0ZsX_04k3HX9Apwd=vryp提取码：vryp。
循环冗余校验CRC
08-02
<think>首先，用户的问题是：“我想了解循环冗余校验（CRC）的原理及应用 请问循环冗余校验 CRC 原理 应用 实现方法”。这需要我解释CRC的原理、应用和实现方法。 根据系统指令： - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如[^1]。 参考提供的引用： - 引用[1]：解释了CRC的基本概念和原理。 - 引用[2]：详细描述了CRC的多项式表示和实现方式。 - 引用[3]：提供了CRC的原理、步骤和优点。 我需要确保回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题。结构应该包括： 1. 介绍CRC是什么。 2. 原理部分：使用数学表达式解释。 3. 应用部分。 4. 实现方法部分。 5. 生成相关问题。 从引用中提取关键点： - CRC是一种错误检测方法，用于数据传输和存储。 - 原理基于多项式除法（模2运算）。 - 生成多项式是关键。 - 实现涉及硬件或软件，如Verilog或Python代码。 - 应用包括数据通信、存储系统等。 回答结构： 1. **引言**：定义CRC和其重要性。 2. **原理**：解释多项式表示、除法运算、校验过程。 - 使用数学表达式：例如，数据表示为多项式，生成多项式。 - 例如：$D(x)$表示数据多项式，$G(x)$表示生成多项式。 3. **应用**：列出常见应用场景。 4. **实现方法**：描述软件和硬件实现。 - 可能包括一个简单的代码示例（如Python），但根据指令，代码块是允许的（如示例中的Python代码）。 5. **生成相关问题**：在末尾添加相关问题。 确保数学格式： - 行内：如$G(x)$ - 独立：如多项式除法公式。 生成相关问题： - 类似示例中的格式，例如： §§相关问题§§ 1. ... 2. ... 3. ... 引用标识： - 在解释中，如果参考了引用，添加[^1]等。但用户提供的引用是参考，我需要自然地融入。由于引用是站内提供的，我应该在相关部分添加标识。 完整回答大纲： 1. **循环冗余校验（CRC）简介** - 定义和基本概念。 2. **CRC原理** - 多项式表示：数据作为多项式。 - 模2除法：如何计算CRC。 - 校验过程：发送端和接收端步骤。 - 数学表达式：例如，余数计算。 3. **CRC应用** - 数据传输（如以太网、Wi-Fi）。 - 存储系统（如硬盘、SSD）。 4. **CRC实现方法** - 软件实现：伪代码或Python示例。 - 硬件实现：简要描述（如使用移位寄存器）。 5. **相关问题** 添加引用： - 在原理部分，引用[^1]、[^2]、[^3]。 - 例如：CRC的原理基于多项式除法[^1]。 代码示例： - 可以添加一个简单的Python函数来计算CRC，但需确保正确。引用[3]提到Verilog，但用户可能更熟悉Python。示例中有Python代码，所以我可以添加一个。 CRC计算步骤： 1. 选择生成多项式，如CRC-8: $x^8 + x^2 + x + 1$ (二进制100000111)。 2. 数据附加0（长度为多项式阶数减一）。 3. 进行模2除法（异或操作）。 4. 余数作为CRC码。 Python示例：实现简单的CRC计算。</think>### 循环冗余校验（CRC）的原理、应用及实现方法 循环冗余校验（CRC）是一种广泛用于数据传输和存储系统中的错误检测技术。它通过在数据上附加一个固定长度的校验码（CRC码），使接收端能够验证数据在传输过程中是否发生错误。CRC具有高效、可靠和易于硬件实现的优点，特别适用于高速通信和存储系统。下面我将逐步解释其原理、应用和实现方法，确保内容结构清晰且基于可靠知识[^1][^2][^3]。 --- #### 1. **CRC原理** CRC的核心原理基于多项式除法和模2算术运算（即异或操作）。它将二进制数据视为多项式系数，使用一个预定义的生成多项式进行除法运算，生成校验码。以下是关键步骤和数学基础： - **多项式表示**： 任何二进制数据序列都可以表示为多项式。例如，数据序列`101101`对应多项式$D(x) = x^5 + x^3 + x^2 + 1$（其中每个位对应$x$的幂次）。生成多项式$G(x)$是一个固定多项式，如CRC-8常用$G(x) = x^8 + x^2 + x + 1$（二进制`100000111`）。生成多项式的阶数$r$决定了CRC码的长度（如阶数为8时，CRC码为8位）[^1][^2]。 - **模2除法（校验码生成）**： 发送端进行以下操作： 1. 在原始数据$D(x)$后附加$r$个0（$r$是$G(x)$的阶数），得到新序列$D'(x)$。 2. 用$G(x)$除$D'(x)$，执行模2除法（每一步使用异或操作，不进位）。 3. 除法后的余数$R(x)$即为CRC码，附加到原始数据后发送。 数学公式表示为： $$ D'(x) = D(x) \cdot x^r $$ $$ \text{CRC码} = R(x) = D'(x) \mod G(x) $$ 其中$\mod$表示模2除法。例如，如果$D(x) = x^5 + x^3 + x^2 + 1$（二进制`101101`），$G(x) = x^3 + x + 1$（二进制`1011`），则附加3个0后$D'(x) = x^8 + x^6 + x^5 + x^3$（二进制`101101000`），模2除法后余数$R(x)$为CRC码[^2][^3]。 - **校验过程**： 接收端收到数据后，用相同的$G(x)$对整个序列（包括CRC码）进行模2除法： - 如果余数为0，数据无误。 - 如果余数非0，数据有错误（CRC能检测单比特、多比特和突发错误，检测概率高达99.9%以上）[^1][^3]。 CRC的可靠性源于多项式除法的性质：它能捕捉常见错误模式，如单比特翻转或奇数个错误[^3]。 --- #### 2. **CRC应用** CRC广泛应用于需要高可靠性数据传输和存储的场景： - **数据通信**：在以太网、Wi-Fi、USB等协议中，CRC用于检测帧错误。例如，以太网使用CRC-32（$G(x) = x^{32} + x^{26} + x^{23} + x^{22} + x^{16} + x^{12} + x^{11} + x^{10} + x^8 + x^7 + x^5 + x^4 + x^2 + x + 1$），确保数据包完整性[^1][^3]。 - **存储系统**：在硬盘、SSD和光盘（如CD/DVD）中，CRC校验数据块，防止读写错误。 - **嵌入式系统**：在微控制器通信（如CAN总线）中，CRC用于实时错误检测，提高系统鲁棒性。 - **文件传输**：在ZIP、RAR等压缩格式中，CRC校验文件完整性。 CRC的优势在于高效（计算速度快）和低开销（校验码短），适用于高速环境[^2][^3]。 --- #### 3. **CRC实现方法** CRC可通过软件或硬件实现，核心是模2除法（异或操作）。以下以Python示例说明软件实现，硬件实现基于移位寄存器。 - **软件实现（Python示例）**： 以下代码计算CRC-8（生成多项式`0x107`，即二进制`100000111`）。原理是逐位处理数据，使用异或模拟除法。 ```python def crc8(data): poly = 0x107 # CRC-8生成多项式（x^8 + x^2 + x + 1） crc = 0 # 初始CRC值 for byte in data: crc ^= byte # 每个字节与CRC异或 for _ in range(8): # 处理8位 if crc & 0x80: # 检查最高位 crc = (crc << 1) ^ poly # 模2除法：异或生成多项式 else: crc = crc << 1 crc &= 0xFF # 保持8位 return crc # 示例：计算数据[0x01, 0x02]的CRC data = bytes([0x01, 0x02]) crc_value = crc8(data) print(f"CRC-8校验码: 0x{crc_value:02X}") # 输出类似0xXX ``` 此代码中： - `data`是输入字节序列。 - 内层循环处理每个位，模拟移位和异或操作。 - 输出为8位CRC码[^3]。 - **硬件实现**： 硬件使用线性反馈移位寄存器（LFSR）高效实现： - 组件：移位寄存器、异或门和生成多项式定义反馈。 - 过程：数据位串行输入LFSR，根据$G(x)$的系数决定是否异或。 - 优势：速度快，适合高速接口（如Verilog实现的以太网控制器）[^2][^3]。 实现时需选择标准生成多项式（如CRC-16、CRC-32），以适应不同应用。 --- #### 总结 CRC是一种高效可靠的错误检测机制，原理基于多项式模2除法，应用覆盖通信、存储等领域。实现简单，可通过软件（如Python）或硬件（LFSR）完成。选择CRC时需考虑生成多项式和错误检测需求[^1][^2][^3]。
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