隨著數(shù)據采集系統(tǒng)的功能日益強大，以及微型計算機的普及，在現(xiàn)代工業(yè)中，利用微機進行數(shù)據通訊的工業(yè)控制應用得也越來越廣泛。特別是在大規(guī)模高精度數(shù)據采集系統(tǒng)中，對數(shù)據進行分析和計算將占用很大一部分單片機的資源，可以將采集到的數(shù)據通過串行通訊方式傳送給PC機，由PC機來完成數(shù)據的處理工作。但是由于傳輸距離、現(xiàn)場狀況等諸多可能出現(xiàn)的因素的影響，計算機與受控設備之間的通訊數(shù)據常會發(fā)生無法預測的錯誤。為了防止錯誤所帶來的影響，在數(shù)據的接收端必須進行差錯校驗。雖然差錯校驗也可以完全由硬件來承擔，但由于單片機和PC都具有很強的軟件編程能力，這就為實施軟件的差錯校驗提供了前提條件，而軟件的差錯校驗有經濟實用并且不增加硬件開銷的優(yōu)點。
1 CRC法的原理
傳統(tǒng)的差錯檢驗法有：奇偶校驗法，校驗和法，行列冗余校驗法等。這些方法都是在數(shù)據后面加一定數(shù)量的冗余位同時發(fā)送出去，例如在單片機的通訊方式2和3中，TB8就可以作為奇偶校驗位同數(shù)據一起發(fā)送出去，在數(shù)據的接收端通過對數(shù)據信息進行比較、判別或簡單的求和運算，然后將所得和接收到的冗余位進行比較，若相等就認為數(shù)據接收正確，否則就認為數(shù)據傳送過程中出現(xiàn)錯誤。但是冗余位只能反映數(shù)據行或列的奇偶情況，所以這 類檢驗方法對數(shù)據行或列的偶數(shù)個錯誤不敏感，漏判的概率很高。因此，此種方法的可靠性 就差。
循環(huán)冗余碼校驗英文名稱為Cyclical Redundancy Check，簡稱CRC。它是利用除法及余數(shù) 的原理來作錯誤偵測(Error Detecting)的。實際應用時，發(fā)送裝置計算出CRC值并隨數(shù)據一同發(fā)送給接收裝置，接收裝置對收到的數(shù)據重新計算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個CR C值不同，則說明數(shù)據通訊出現(xiàn)錯誤。由于這種方法取得校驗碼的方式具有很強的信息覆蓋能力，所以它是一種效率極高的錯誤校驗法。錯誤的概率幾乎為零。在很多的儀器設備中都 采用這種冗余校驗的通訊規(guī)約。
根據應用環(huán)境與習慣的不同，CRC又可分為以下幾種標準：
① CRC-12碼;② CRC-16碼;
③ CRC-CCITT碼;④ CRC-32碼。
CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串。?CRC-16?及CRC-CCITT碼則是用來傳送8-b it字符，其中CRC-16為美國采用，而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼大都被采用在一種稱為Point-to-Point的同步傳輸中。
2 CRC校驗碼的生成過程
我們以最常用的CRC-16碼作為例子進行說明。
冗余循環(huán)碼包括2個字節(jié)，即16位二進制數(shù)。先預置16位寄存器全部為1，再逐 步把每8位的數(shù)據信息進行處理。在進行CRC計算時只用8位數(shù)據位，起始位和停止位，如有奇偶校驗位的話也包括奇偶校驗位，都不參與CRC計算。
在計算CRC碼時，8位數(shù)據與寄存器的數(shù)據相異或，得到的數(shù)據向低位移一位，用 0填補最高位，再檢查最低位。如果最低位為1，把寄存器的內容與預置數(shù)相異或;若最低位為0，則不進行異或計算。
這個過程一直重復8次，第8次移位后，下一個8位數(shù)據再與現(xiàn)在寄存器中的內容 相異或，這個過程和以上一樣重復8次。當所有的信息處理完后，最后寄存器中的內容即為CRC碼。這個CRC碼將由發(fā)送設備跟在數(shù)據的最后一起發(fā)送。
計算CRC的步驟為：
(1)預置16位寄存器位十六進制數(shù)FFFF(即全為1)。稱此寄存器位CRC寄存器。
(2)把第一個8位數(shù)據與16位寄存器的低位相異或，將結果放于CRC寄存器中;
(3)把寄存器的內容右移一位(朝低位)，用0填補最高位，檢查最低位;
(4)如果最低位為0，重復第三步(再次移位);
如果最低位為1，CRC寄存器與多項式碼進行異或;
(5)重復步驟3和4，直到右移8次，這樣整個8位數(shù)據全部進行了處理;
(6)重復步驟2到5，進行下一個8位數(shù)據的處理;
(7)最后得到的CRC寄存器即為CRC碼。
3 CRC軟件實現(xiàn)
/*************************************************
函數(shù)功能：求CRC16校驗值程函數(shù)
修改日期：2006.7.4
待修改： OK
參數(shù)： *STr指向txbuf，待發(fā)送數(shù)組;
num為報文字節(jié)數(shù)
最后計算結果為2字節(jié)數(shù)。
MODBUS傳輸時，CRC低位在前，crc%256求低位;
高位在后，crc/256求高位。?*************************************************/
uint crc16(uchar *str,uint num) //CRC計算子程序，
{
uchar i;
//uint crc;
crc=0xffff;
for (i=0; i {
arc= (str[i] ^ crc) & 0x00ff;
crc=_irol_(crc,8); //整形循環(huán)右移指令
crc= crc & 0x00ff;
crc= crc ^ crctable[arc];
}
return(crc);
}
/**************************************************************************
函數(shù)功能：CRC校驗程函數(shù)
修改日期：2006.7.4
待修改： OK
參數(shù)： N為報文字節(jié)數(shù)，rxbuf[]為接收報文區(qū)
如果最后計算結果CRC==0，說明報文在傳輸過程中正確
**************************************************************************/
void crc_verify(uchar N) //CRC校驗程序
{
uchar i;
crc = 0xFFFF; //modbus_crc 初值
for (i=0; i<=7;i++ ) //CRC校驗方式 可以做一個子程序來處理
{
arc= (rxbuf[i] ^ crc) & 0x00FF; //xor
crc=_irol_(crc,8); //整形循環(huán)右移指令
crc= crc & 0x00FF;
crc= crc ^ crctable[arc]; //xor
_nop_();
}
}
uint code crctable[]={ //CRC計算用表
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,[!--empirenews.page--]
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,
0x9601,0x56C0,0x5780,0x9741,0x5500,0x95C1,0x9481,0x5440,
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
};
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