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单片机C语言实现的CRC算法

发布时间:2019-06-07 06:54 来源:未知 编辑:admin

  循环冗余码CRC检验技术广泛应用于测控及通信领域。CRC计算可以靠专用的硬件来实现,但是对于低成本的微控制器系统,在没有硬件支持下实现CRC检验,关键的问题就是如何通过软件来完成CRC计算,也就是

  这里将提供三种算法,它们稍有不同,一种适用于程序空间十分苛刻但CRC计算速度要求不高的微控制器系统,另一种适用于程序空间较大且CRC计算速度要求较高的计算机或微控制器系统,最后一种是适用于程序空间不太大,且CRC计算速度又不可以太慢的微控制器系统。

  CRC校验的基本思想是利用线性编码理论,在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的监督码(既CRC码)r位,并附在信息后边,构成一个新的二进制码序列数共(k+r)位,最后发送出去。在接收端,则根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。

  16位的CRC码产生的规则是先将要发送的二进制序列数左移16位(既乘以 )后,再除以一个多项式,最后所得到的余数既是CRC码,如式(2-1)式所示,其中B(X)表示n位的二进制序列数,G(X)为多项式,Q(X)为整数,R(X)是余数(既CRC码)。

  求CRC码所采用模2加减运算法则,既是不带进位和借位的按位加减,这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算,加法和减法等价,乘法和除法运算与普通代数式的乘除法运算是一样,符合同样的规律。生成CRC码的多项式如下,其中CRC-16和CRC-CCITT产生16位的CRC码,而CRC-32则产生的是32位的CRC码。本文不讨论32位的CRC算法,有兴趣的朋友可以根据本文的思路自己去推导计算方法。

  接收方将接收到的二进制序列数(包括信息码和CRC码)除以多项式,如果余数为0,则说明传输中无错误发生,否则说明传输有误,关于其原理这里不再多述。用软件计算CRC码时,接收方可以将接收到的信息码求CRC码,比较结果和接收到的CRC码是否相同。

  求此二进制序列数的CRC码时,先乘以 后(既左移16位),再除以多项式G(X),所得的余数既是所要求的CRC码。如式(3-2)所示:

  其中 为整数, 为16位二进制余数,将式(3-5)代入式(3-4),如上类推,最后得到:

  式(3-5)是编程计算CRC的关键,它说明计算本位后的CRC码等于上一位CRC码乘以2后除以多项式,所得的余数再加上本位值除以多项式所得的余数。由此不难理解下面求CRC码的C语言程序。*ptr指向发送缓冲区的首字节,len是要发送的总字节数,0x1021与多项式有关。

  按位计算CRC虽然代码简单,所占用的内存比较少,但其最大的缺点就是一位一位地计算会占用很多的处理器处理时间,尤其在高速通讯的场合,这个缺点更是不可容忍。因此下面再介绍一种按字节查表快速计算CRC的方法。

  不难理解,对于一个二进制序列数可以按字节表示为式(4-1),其中 为一个字节(共8位)。

  求此二进制序列数的CRC码时,先乘以 后(既左移16位),再除以多项式G(X),所得的余数既是所要求的CRC码。如式(4-2)所示:

  其中 是 的高八位, 是 的低八位。将式(4-5)代入式(4-4),经整理后得:

  其中 为整数, 为16位二进制余数。将式(4-7)代入式(4-6),如上类推,最后得:

  式(4-7)是编写按字节计算CRC程序的关键,它说明计算本字节后的CRC码等于上一字节余式CRC码的低8位左移8位后,再加上上一字节CRC右移8位(也既取高8位)和本字节之和后所求得的CRC码,如果我们把8位二进制序列数的CRC全部计算出来,放如一个表里,采用查表法,可以大大提高计算速度。由此不难理解下面按字节求CRC码的C语言程序。*ptr指向发送缓冲区的首字节,len是要发送的总字节数,CRC余式表是按0x11021多项式求出的。

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