[分享] RS232中 CRC檢查演算法 |
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axsoft
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CRC 錯誤偵測技術 即是所謂的循環冗餘檢查碼 (Cyclic Redundancy Check Code) ,簡稱
CRC 碼,它是由待傳輸的資料區塊計算出的,CRC 的計算方式是將待傳
輸的區塊視為一堆連續位元所構成的一整個數值,並將此數值除以一特
定的除數,通常以二進位表示,此除數又稱為衍生多項式 (Generation
Polynomial),該除數一般皆由設計硬體或軟體的廠商所提供,而除數
值位元數目則視欲得到的 CRC 位元數目而定,目前較常使用的 CRC 位
元數目有 8、16 或 32,一般縮寫為 CRC-8、CRC-16、CRC-32,通常,
CRC 碼越長,則數據發生干擾卻不反應在 CRC 值的機率也就越低,不
過得多花些時間傳送較長的 CRC 碼。根據理論統計,CRC-16 可完全偵
測資料區塊內單一或兩個位元的錯誤、奇數個位元的錯誤、連續 16 個
位元或少於此數的錯誤,超過 17 個連續位元的錯誤偵測率則有
99.9969% ,其它位元長度的錯誤偵測率則可達 99.9984% 。
底下是一些數學符號所表示的 CRC 碼運算過程。吾人可將待傳送的區
塊資料位元串表示成一個很大的二進位數字,並令此數字等於 F,例如
,底下是某個區塊的位元串所連成的二進位數字: F = 1011010111110111101110100100101110101... (區塊資料) 假設目前欲求 F 的 16 位元 CRC 值,並且,廠商所提供的衍生多項式
是: 16 12 5
G(x) = x + x + x + 1 (衍生多項式) 其中,x 是所採的進制,在二進位系統,x = 2,則 G 的值為: G = 1,0001,0000,0010,0001 (二進位數字) 底下的式子中的餘數 C 即是 F 的 16 位元 CRC 值: 16
F ‧ 2 = A ‧ G + C 由於 C 是此式中的餘式,故稱此值為 Redundancy。
例如,底下即是透過上述的 G(x) 求得 11010101 (D5H) 的 CRC 值:
A
┌─────────────────
1,0001,0000,0010,0001│1101,0101 ‧ 1,0000,0000,0000,0000
╯......
──────────────────
(二進位長除法) 16 位元 CRC 值 → 1001,1011,1101,1000 衍生多項式的數值將影響到所產生的 CRC 值,根據理論計算,當衍生
多項式的數值恰為某些特定值時,所產生的 CRC 值最 "亂" ,換句話
說,它偵測資料受雜訊干擾的能力越高,在上個範例中所採用的多項
式也是 PC/XT 控制卡上μPD765A 所採用,該多項式也是 CRC-CCITT
v.41 所制定的標準,而目前在許多通訊上的應用亦採用此值。
理論上,在計算 CRC 時非常簡單,只要一個除法運算即可,運算之後
的餘數即是 CRC 值,但實際上所被除數 F 的位元數目可能以萬為單
位,如何利用程式以最簡易、最快的方式求得該餘數也是技術關鍵所
在。事實上,各式的檢查碼也不僅應用在網路通訊上,和數據的存取
、儲存、傳輸等類似的範疇也會用到,例如磁碟片或磁帶機上資料的
儲存即是,在 Apple 個人電腦的磁碟機即是利用 checksum 驗證所存
取資料的正確性,而 PC 的磁碟機則使用 CRC。 時間就是金錢
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CRC-8 範例 /* ------------------------------------------------------------------------
File : crc.c Descr : Some CRC routines.
*NOTE*: if you want to add the CRC-checksum to the data
it could be put at the end, MSB first !
See below: 16-bit CRC-check of 16 bytes of Arr[]
as shown is 0x4D8F; added as shown and included in the
CRC calculation leads to a CRC-checksum of 0 (zero). History: 04.05.99; Henk B&B; Created.
--------------------------------------------------------------------------- */ #include
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CRC-16範例 // Update the CRC for transmitted and received data using
// the CCITT 16bit algorithm (X^16 + X^12 + X^5 + 1). unsigned char ser_data;
static unsigned int crc; crc = (unsigned char)(crc >> 8) | (crc << 8);
crc ^= ser_data;
crc ^= (unsigned char)(crc & 0xff) >> 4;
crc ^= (crc << 8) << 4;
crc ^= ((crc & 0xff) << 4) << 1; Note: It is best not to alter this code. For example, (crc<<8)<<4 does not generate the same code as crc<<12. Although the result of the computation is the same, the latter generates much more code and executes slower. 時間就是金錢
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CRC-32範例 CRC-32 Checksum演算法,用於檢查檔案用途較多,不過目前已漸漸被MD5取代了! 資料來源: http://cell-relay.indiana.edu/cell-relay/publications/software/CRC/32bitCRC.c.html
Charles Michael Heard's CRC-32 Code* crc32h.c -- package to compute 32-bit CRC one byte at a time using */ /* the high-bit first (Big-Endian) bit ordering convention */ /* */ /* Synopsis: */ /* gen_crc_table() -- generates a 256-word table containing all CRC */ /* remainders for every possible 8-bit byte. It */ /* must be executed (once) before any CRC updates. */ /* */ /* unsigned update_crc(crc_accum, data_blk_ptr, data_blk_size) */ /* unsigned crc_accum; char *data_blk_ptr; int data_blk_size; */ /* Returns the updated value of the CRC accumulator after */ /* processing each byte in the addressed block of data. */ /* */ /* It is assumed that an unsigned long is at least 32 bits wide and */ /* that the predefined type char occupies one 8-bit byte of storage. */ /* */ /* The generator polynomial used for this version of the package is */ /* 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 x^0 */ /* as specified in the Autodin/Ethernet/ADCCP protocol standards. */ /* Other degree 32 polynomials may be substituted by re-defining the */ /* symbol POLYNOMIAL below. Lower degree polynomials must first be */ /* multiplied by an appropriate power of x. The representation used */ /* is that the coefficient of x^0 is stored in the LSB of the 32-bit */ /* word and the coefficient of x^31 is stored in the most significant */ /* bit. The CRC is to be appended to the data most significant byte */ /* first. For those protocols in which bytes are transmitted MSB */ /* first and in the same order as they are encountered in the block */ /* this convention results in the CRC remainder being transmitted with */ /* the coefficient of x^31 first and with that of x^0 last (just as */ /* would be done by a hardware shift register mechanization). */ /* */ /* The table lookup technique was adapted from the algorithm described */ /* by Avram Perez, Byte-wise CRC Calculations, IEEE Micro 3, 40 (1983).*/ #define POLYNOMIAL 0x04c11db7L static unsigned long crc_table[256]; void gen_crc_table() /* generate the table of CRC remainders for all possible bytes */ { register int i, j; register unsigned long crc_accum; for ( i = 0; i < 256; i ) { crc_accum = ( (unsigned long) i << 24 ); for ( j = 0; j < 8; j ) { if ( crc_accum & 0x80000000L ) crc_accum = ( crc_accum << 1 ) ^ POLYNOMIAL; else crc_accum = ( crc_accum << 1 ); } crc_table[i] = crc_accum; } return; } unsigned long update_crc(unsigned long crc_accum, char *data_blk_ptr, int data_blk_size) /* update the CRC on the data block one byte at a time */ { register int i, j; for ( j = 0; j < data_blk_size; j ) { i = ( (int) ( crc_accum >> 24) ^ *data_blk_ptr ) & 0xff; crc_accum = ( crc_accum << 8 ) ^ crc_table[i]; } return crc_accum; } 時間就是金錢 << 發問前請先找找舊文章 >> |
天外來客
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