CRC-16原理及通用的16位CRC校验算法代码
循环冗余码校验英文名称为Cyclical Redundancy Check,简称CRC。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测(Error Detecting)的。实际应用时,发送装置计算出CRC值并随数据一同发送给接收装置,接收装置对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较,若两个CRC值不同,则说明数据通讯出现错误。
根据应用环境与习惯的不同,CRC常用的一些标准如下:
CRC-4/ITU
CRC-5/EPC CRC-5/ITU CRC-5/USB
CRC-6/ITU
CRC-7/MMC
CRC-8 CRC-8/ITU CRC-8/ROHC CRC-8/MAXIM
CRC-16/IBM CRC-16/MAXIM CRC-16/USB CRC-16/MODBUS CRC-16/CCITT CRC-16/CCITT-FALSE
CRC-16/X25 CRC-16/XMODEM CRC-16/DNP
CRC-32 CRC-32/MPEG-2等
CRC-16及CRC-CCITT码则用是来传送8-bit字符,其中CRC-16为美国采用,而CRC-CCITT为欧洲国家所采用。CRC-32码大都被采用在一种称为Point-to-Point的同步传输中。
CRC-16检验码的生成过程描述
CRC-16码由两个字节构成,在开始时CRC寄存器的每一位都预置为1,然后把CRC寄存器与8-bit的数据进行异或,之后对CRC寄存器从高到低进行移位,在最高位(MSB)的位置补零,而最低位(LSB,移位后已经被移出CRC寄存器)如果为1,则把寄存器与预定义的多项式码进行异或,否则如果 LSB为零,则无需进行异或。重复上述的由高至低的移位8次,第一个8-bit数据处理完毕,用此时CRC寄存器的值与下一个8-bit数据异或并进行如前一个数据似的8次移位。所有的字符处理完成后CRC寄存器内的值即为最终的CRC值。
任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。例如:代码对应的多项式为x6+x4+x2+x+1,而多项式为x5+x3+x2+x+1对应的代码。常用的CRC16-CCITT多项式为x16+x12+x5+1,0x1021二进制为。生成多项式的最高位固定的1,故在简记式中忽略最高位1了,如0x1021实际是0x11021。多项式需要满足:
- 最高位和最低位都是1
- 当被传送信息任何一位发生错误时,P(X)不被T(X)整除
- 不同位发生错误时,余数应该不同
- 对余数继续做模二除法时,应该使余数循环
标准CRC生成多项式见文末附表。
I、基本算法(人工笔算):
以CRC16-CCITT为例进行说明,CRC校验码为16位,生成多项式17位。假如数据流为4字节:BYTE[3]、BYTE[2]、BYTE[1]、BYTE[0];
数据流左移16位,相当于扩大256×256倍,再除以生成多项式0x11021,做不借位的除法运算(相当于按位异或),所得的余数就是CRC校验码。
发送时的数据流为6字节:BYTE[3]、BYTE[2]、BYTE[1]、BYTE[0]、CRC[1]、CRC[0];
II、计算机算法1(比特型算法):
1)将扩大后的数据流(6字节)高16位(BYTE[3]、BYTE[2])放入一个长度为16的寄存器;
2)如果寄存器的首位为1,将寄存器左移1位(寄存器的最低位从下一个字节获得),再与生成多项式的简记式异或;
否则仅将寄存器左移1位(寄存器的最低位从下一个字节获得);
3)重复第2步,直到数据流(6字节)全部移入寄存器;
4)寄存器中的值则为CRC校验码CRC[1]、CRC[0]。
III、计算机算法2(字节型算法):256^n表示256的n次方
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