CRC校验相关知识与个人理解

CRC校验相关知识与个人理解

CRC (Cyclic Redundancy Check) 校验是一种用于检测数据传输中是否发生错误的技术。它通过生成一种校验码（CRC值）来对数据进行校验，以确保数据在传输过程中没有被损坏或篡改。
CRC校验是一种快速且相对可靠的错误检测方法，广泛用于数据通信和存储系统中，包括网络通信、硬盘存储、CD/DVD等领域。不过，需要注意的是，CRC校验虽然可以检测错误，但不能纠正数据，只能告诉你是否存在错误。如果数据需要纠正，通常需要使用更复杂的纠错编码方法。
具体工作原理如下：
1、选择一个特定的多项式，称为生成多项式（通常是一个二进制数）。
2、数据发送方使用生成多项式来对数据进行计算，生成一个CRC值，并将CRC值附加到数据中。
3、数据接收方使用相同的生成多项式对接收到的数据进行计算，并生成一个自己的CRC值。
4、接收方将计算得到的CRC值与接收到的CRC值进行比较。
5、如果两个CRC值匹配，表示数据传输成功，没有发生错误。如果CRC值不匹配，表示数据可能已损坏，在这种情况下，数据接收方通常会要求重新传输数据。

由于项目需要，特意学习了一下关于CRC的知识，下面就是一些关于使用CRC中MODBUS编写的一些代码，用于检验数据传输的正确性。这种检验本质意义就是对所传输数据的加密和解算（个人理解）

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// CRC 表
static const uint16_t crcTable[256] = {
    0x0000, 0xC0C1, 0xC181, 0x0140, 0xC301, 0x03C0, 0x0280, 0xC241,
    0xC601, 0x06C0, 0x0780, 0xC741, 0x0500, 0xC5C1, 0xC481, 0x0440,
    0xCC01, 0x0CC0, 0x0D80, 0xCD41, 0x0F00, 0xCFC1, 0xCE81, 0x0E40,
    0x0A00, 0xCAC1, 0xCB81, 0x0B40, 0xC901, 0x09C0, 0x0880, 0xC841,
    0xD801, 0x18C0, 0x1980, 0xD941, 0x1B00, 0xDBC1, 0xDA81, 0x1A40,
    0x1E00, 0xDEC1, 0xDF81, 0x1F40, 0xDD01, 0x1DC0, 0x1C80, 0xDC41,
    0x1400, 0xD4C1, 0xD581, 0x1540, 0xD701, 0x17C0, 0x1680, 0xD641,
    0xD201, 0x12C0, 0x1380, 0xD341, 0x1100, 0xD1C1, 0xD081, 0x1040,
    0xF001, 0x30C0, 0x3180, 0xF141, 0x3300, 0xF3C1, 0xF281, 0x3240,
    0x3600, 0xF6C1, 0xF781, 0x3740, 0xF501, 0x35C0, 0x3480, 0xF441,
    0x3C00, 0xFCC1, 0xFD81, 0x3D40, 0xFF01, 0x3FC0, 0x3E80, 0xFE41,
    0xFA01, 0x3AC0, 0x3B80, 0xFB41, 0x3900, 0xF9C1, 0xF881, 0x3840,
    0x2800, 0xE8C1, 0xE981, 0x2940, 0xEB01, 0x2BC0, 0x2A80, 0xEA41,
    0xEE01, 0x2EC0, 0x2F80, 0xEF41, 0x2D00, 0xEDC1, 0xEC81, 0x2C40,
    0xE401, 0x24C0, 0x2580, 0xE541, 0x2700, 0xE7C1, 0xE681, 0x2640,
    0x2200, 0xE2C1, 0xE381, 0x2340, 0xE101, 0x21C0, 0x2080, 0xE041,
    0xA001, 0x60C0, 0x6180, 0xA141, 0x6300, 0xA3C1, 0xA281, 0x6240,
    0x6600, 0xA6C1, 0xA781, 0x6740, 0xA501, 0x65C0, 0x6480, 0xA441,
    0x6C00, 0xACC1, 0xAD81, 0x6D40, 0xAF01, 0x6FC0, 0x6E80, 0xAE41,
    0xAA01, 0x6AC0, 0x6B80, 0xAB41, 0x6900, 0xA9C1, 0xA881, 0x6840,
    0x7800, 0xB8C1, 0xB981, 0x7940, 0xBB01, 0x7BC0, 0x7A80, 0xBA41,
    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, 0x94C1, 0x9581, 0x5440,
    0x9C01, 0x5CC0, 0x5D80, 0x9D41, 0x5F00, 0x9FC1, 0x9E81, 0x5E40,
    0x5A00, 0x9AC1, 0x9B81, 0x5B40, 0x9901, 0x59C0, 0x5880, 0x9841,
    0x8801, 0x48C0, 0x4980, 0x8941, 0x4B00, 0x8BC1, 0x8A81, 0x4A40,
    0x4E00, 0x8EC1, 0x8F81, 0x4F40, 0x8D01, 0x4DC0, 0x4C80, 0x8C41,
    0x4400, 0x84C1, 0x8581, 0x4540, 0x8701, 0x47C0, 0x4680, 0x8641,
    0x8201, 0x42C0, 0x4380, 0x8341, 0x4100, 0x81C1, 0x8081, 0x4040
};

// 计算MODBUS CRC校验值
uint16_t calculateCRC(const uint8_t *data, int length) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;

    for (int i = 0; i < length; i++) {
        crc = (crc >> 8) ^ crcTable[(crc & 0xFF) ^ data[i]];
    }

    return crc;
}

int main() {
    // 示例数据
    uint8_t data[] = {0x01, 0x03, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x02};
    int dataLength = sizeof(data);

    // 计算CRC校验值
    uint16_t crc = calculateCRC(data, dataLength);

    printf("CRC校验值: 0x%04X\n", crc);

    return 0;
}

以上代码仅展示了对于CRC计算校验值的一个操作，具体应用到实际中的话如下：

加入我下位机DSP向上位机STM32发送了一个数据包，当基于该CRC方法确定后那么这一包数据的CRC值也就确定了下来，因此，我们只需要将CRC算出的结果附加在该包数据中，在解包的时候自动判别某个数据为是否是我算出的CRC值即可。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// 计算MODBUS CRC校验值的函数（已提供，详见前面的示例代码）

int main() {
    // 示例数据
    uint8_t data[] = {0x01, 0x03, 0x00, 0x6C, 0x00, 0x02};
    int dataLength = sizeof(data);

    // 计算CRC校验值
    uint16_t crc = calculateCRC(data, dataLength);

    // 模拟数据传输过程：假设数据在传输中可能被损坏
    // 这里我们故意修改一个字节以模拟错误
    data[2] = 0x01;

    // 计算接收到的数据的CRC校验值
    uint16_t receivedCRC = calculateCRC(data, dataLength);

    // 比较接收到的CRC值与原始CRC值
    if (receivedCRC == crc) {
        printf("数据传输成功，CRC校验通过。\n");
    } else {
        printf("数据传输失败，CRC校验未通过。\n");
    }

    return 0;
}

至于为什么要定义成16位的数据，原因就是使用MODBUS方法是对16位数据进行的运算，选用16位数据也是根据项目需要。

附加链接是有关常见CRC计算参数模型和CRC计算器：CRC计算方法