CRC校验

最新推荐文章于 2021-10-20 15:09:35 发布

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本文主要介绍CRC16校验码相关内容。先说明了其在Modbus协议485通讯中的使用方法，接收方通过计算校验码对比判断信息是否正确。接着阐述了常用的查表法和计算法两种计算方式，还列举了CRC16常见标准的算法差异，最后介绍了算法原理及程序编写思路。

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一、CRC16校验码的使用

现选择最常用的CRC-16校验，说明它的使用方法。
根据Modbus协议，常规485通讯的信息发送形式如下：
　　地址功能码数据信息校验码
　　1byte 1byte nbyte 2byte
CRC校验是前面几段数据内容的校验值，为一个16位数据，发送时，低8位在前，高8为最后。
　　例如：信息字段代码为： 1011001，校验字段为：1010。
　　发送方：发出的传输字段为： 1 0 1 1 0 0 1 1 0 10
　　信息字段校验字段
　　接收方：使用相同的计算方法计算出信息字段的校验码，对比接收到的实际校验码，如果相等及信息正确，不相等则信息错误；或者将接受到的所有信息除多项式，如果能够除尽，则信息正确。

二、CRC16校验码计算方法

常用查表法和计算法。计算方法一般都是：

预置1个16位的寄存器值0xFFFF，称此寄存器为CRC寄存器
把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器，高八位数据不变
把CRC寄存器的内容右移一位（朝高位）用0填补最高位，并检查右移后的移出位
如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1，CRC寄存器与一多项式（A001）进行异或
重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理
重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理
将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换
最后得到的CRC寄存器内容即为：CRC码

以上计算步骤中的多项式A001是8005按位颠倒后的结果。

查表法是将移位异或的计算结果做成了一个表，就是将0~256放入一个长度为16位的寄存器中的低八位，高八位填充0，然后将该寄存器与多项式0XA001按照上述3、4步骤，直到八位全部移出，最后寄存器中的值就是表格中的数据，高八位、低八位分别单独一个表。

三、CRC16常见几个标准的算法

CRC16常见的标准有以下几种，被用在各个规范中，其算法原理基本一致，就是在数据的输入和输出有所差异，下边把这些标准的差异列出，并给出C语言的算法实现。

CRC16_CCITT：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或
CRC16_CCITT_FALSE：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0xFFFF，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或
CRC16_XMODEM：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或
CRC16_X25：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或
CRC16_MODBUS：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或
CRC16_IBM：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或
CRC16_MAXIM：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或
CRC16_USB：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或

四、CRC16的算法原理及程序

根据CRC16的标准选择初值CRCIn的值
将数据的第一个字节与CRCIn高8位异或
判断最高位，若该位为 0 左移一位，若为 1 左移一位再与多项式Hex码异或
重复3直至8位全部移位计算结束
重复将所有输入数据操作完成以上步骤，所得16位数即16位CRC校验码

根据算法原理与标准要求就能简单的写出具体程序：

void InvertUint8(unsigned char *DesBuf, unsigned char *SrcBuf) {
	int i;
	unsigned char temp = 0;
	
	for(i = 0; i < 8; i++) {
		if(SrcBuf[0] & (1 << i)) {
			temp |= 1<<(7-i);
		}
	}		
	DesBuf[0] = temp;
}	


void InvertUint16(unsigned short *DesBuf, unsigned short *SrcBuf) {
	int i;
	unsigned short temp = 0;
	
	for(i = 0; i < 16; i++) {
		if(SrcBuf[0] & (1 << i)) {
			temp |= 1<<(15 - i);
		}
	}
	DesBuf[0] = temp; 
}

unsigned short CRC16_CCITT(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen) {
	unsigned short wCRCin = 0x0000;
	unsigned short wCPoly = 0x1021;
	unsigned char wChar = 0;

	while (usDataLen--) {
		wChar = *(puchMsg++);
		InvertUint8(&wChar, &wChar);
		wCRCin ^= (wChar << 8);

		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			if(wCRCin & 0x8000) {
				wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
			}
			else {
				wCRCin = wCRCin << 1;
			}
		}
	}	
	InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
	return (wCRCin) ; 
}	

unsigned short CRC16_CCITT_FALSE(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen) {
	unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
	unsigned short wCPoly = 0x1021;
	unsigned char wChar = 0;

	while (usDataLen--) {
		wChar = *(puchMsg++);
		wCRCin ^= (wChar << 8);

		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			if(wCRCin & 0x8000) {
				wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly; 
			}
			else {
				wCRCin = wCRCin << 1;
			}
		}
	}
	return (wCRCin) ;
}

unsigned short CRC16_XMODEM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen) {
	unsigned short wCRCin = 0x0000;
	unsigned short wCPoly = 0x1021;
	unsigned char wChar = 0;

	while (usDataLen--) {
		wChar = *(puchMsg++);
		wCRCin ^= (wChar << 8);

		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			if(wCRCin & 0x8000) {
				wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
			}
			else {
				wCRCin = wCRCin << 1;
			}
		}
	}
	return (wCRCin) ; 
}	


unsigned short CRC16_X25(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen) {
	unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
	unsigned short wCPoly = 0x1021;
	unsigned char wChar = 0;

	while (usDataLen--) {
		wChar = *(puchMsg++);
		InvertUint8(&wChar, &wChar);
		wCRCin ^= (wChar << 8);

		for(int i = 0;i < 8;i++) {
			if(wCRCin & 0x8000) {
				wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
			}
			else {
				wCRCin = wCRCin << 1;
			}
		}
	}
	InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
	return (wCRCin^0xFFFF) ;
}				



unsigned short CRC16_MODBUS(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen) {
	unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
	unsigned short wCPoly = 0x8005;	
	unsigned char wChar = 0;

	while (usDataLen--) {
		wChar = *(puchMsg++);
		InvertUint8(&wChar, &wChar);
		wCRCin ^= (wChar << 8);

		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			if(wCRCin & 0x8000) {
				wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
			}
			else {
				wCRCin = wCRCin << 1;
			}
		}
	}
	InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
	return (wCRCin) ;
}