① crc16校驗的c語言程序
下面我們以CRC-16為例來說明任意長度數據流的CRC校驗碼生成過程。我們採用將數據流分成若干個8bit字元，並由低位元組到高位元組傳送的並行方法來求CRC校驗碼。具體計算過程為：用一個16bit的寄存器來存放CRC校驗值，且設定其初值為0x0000；將數據流的第一個8bit與16bit的CRC寄存器的高位元組相異或，並將結果存入CRC寄存器高位元組；CRC寄存器左移一位，最低1bit補零，同時檢查移出的最高1bit，若移出的最高1bit為0，則繼續按上述過程左移，若最高1bit為1，則將CRC寄存器中的值與生成多項式碼相異或，結果存入CRC寄存器值；繼續左移並重復上述處理方法，直到將8bit數據處理完為止，則此時CRC寄存器中的值就是第一個8bit數據對應的CRC校驗碼；然後將此時CRC寄存器的值作為初值，用同樣的處理方法重復上述步驟來處理下一個8bit數據流，直到將所有的8bit字元都處理完後，此刻CRC寄存器中的值即為整個數據流對應的CRC校驗碼。
下面示出了其計算過程的流程圖：
在用C語言編寫CRC校驗碼的實現程序時我們應該注意，生成多項式 對應的十六進制數為0x18005，由於CRC寄存器左移過程中，移出的最高位為1時與 相異或，所以與16bit的CRC寄存器對應的生成多項式的十六進制數可用0x8005表示。下面給出並行處理8bit數據流的C源程序：
unsigned short crc_dsp(unsigned short reg, unsigned char data_crc)
//reg為crc寄存器， data_crc為將要處理的8bit數據流
{
unsigned short msb; //crc寄存器將移出的最高1bit
unsigned short data;
unsigned short gx = 0x8005, i = 0; //i為左移次數， gx為生成多項式
data = (unsigned short)data_crc;
data = data << 8;
reg = reg ^ data;
do
{
msb = reg & 0x8000;
reg = reg << 1;
if(msb == 0x8000)
{
reg = reg ^ gx;
}
i++;
}
while(i < 8);
return (reg);
}
以上為處理每一個8bit數據流的子程序，在計算整個數據流的CRC校驗碼時，我們只需將CRC_reg的初值置為0x0000，求第一個8bit的CRC值，之後，即可將上次求得的CRC值和本次將要處理的8bit數據作為函數實參傳遞給上述子程序的形參進行處理即可，最終返回的reg值便是我們所想得到的整個數據流的CRC校驗值。
② 跪求24位CRC校驗的C語言程序，生成多項式g（x）=x^24+x^23+x^6+x^5+x+1
long int GenerateChecksumCRC24_D32(unsigned long ulNumValues,unsigned long *pulData)
{
unsigned long i,ulData,lfsr = 0xFFFFFF;
for (i= 0x0; i < ulNumValues;i++)
{
ulData = pulData[i];
lfsr = CRC24_D32(lfsr,ulData);
}
return lfsr;
}
static unsigned long CRC24_D32(const unsigned long old_CRC, const unsigned long Data)
{
unsigned long D [32];
unsigned long C [24];
unsigned long NewCRC [24];
unsigned long ulCRC24_D32;
unsigned long int f, tmp;
unsigned long int bit_mask = 0x000001;
tmp = 0x000000;
// Convert previous CRC value to binary.
bit_mask = 0x000001;
for (f = 0; f <= 23; f++)
{
C[f] = (old_CRC & bit_mask) >> f;
bit_mask = bit_mask << 1;
}
// Convert data to binary.
bit_mask = 0x000001;
for (f = 0; f <= 31; f++)
{
D[f] = (Data & bit_mask) >> f;
bit_mask = bit_mask << 1;
}
// Calculate new LFSR value.
NewCRC[0] = D[31] ^ D[30] ^ D[29] ^ D[28] ^ D[27] ^ D[26] ^ D[25] ^
D[24] ^ D[23] ^ D[17] ^ D[16] ^ D[15] ^ D[14] ^ D[13] ^
D[12] ^ D[11] ^ D[10] ^ D[9] ^ D[8] ^ D[7] ^ D[6] ^
D[5] ^ D[4] ^ D[3] ^ D[2] ^ D[1] ^ D[0] ^ C[0] ^ C[1] ^
C[2] ^ C[3] ^ C[4] ^ C[5] ^ C[6] ^ C[7] ^ C[8] ^ C[9] ^
C[15] ^ C[16] ^ C[17] ^ C[18] ^ C[19] ^ C[20] ^ C[21] ^
C[22] ^ C[23];
NewCRC[1] = D[23] ^ D[18] ^ D[0] ^ C[10] ^ C[15];
NewCRC[2] = D[24] ^ D[19] ^ D[1] ^ C[11] ^ C[16];
NewCRC[3] = D[25] ^ D[20] ^ D[2] ^ C[12] ^ C[17];
NewCRC[4] = D[26] ^ D[21] ^ D[3] ^ C[13] ^ C[18];
NewCRC[5] = D[31] ^ D[30] ^ D[29] ^ D[28] ^ D[26] ^ D[25] ^ D[24] ^
D[23] ^ D[22] ^ D[17] ^ D[16] ^ D[15] ^ D[14] ^ D[13] ^
D[12] ^ D[11] ^ D[10] ^ D[9] ^ D[8] ^ D[7] ^ D[6] ^
D[5] ^ D[3] ^ D[2] ^ D[1] ^ D[0] ^ C[0] ^ C[1] ^ C[2] ^
C[3] ^ C[4] ^ C[5] ^ C[6] ^ C[7] ^ C[8] ^ C[9] ^ C[14] ^
C[15] ^ C[16] ^ C[17] ^ C[18] ^ C[20] ^ C[21] ^ C[22] ^
C[23];
LFSR代碼示例
簽名是一個多項式為x24+ x23+ x6
+ x5
+x+1的24位CRC。初始值為0xFFFFFF。
AN-1160
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NewCRC[6] = D[28] ^ D[18] ^ D[5] ^ D[0] ^ C[10] ^ C[20];
NewCRC[7] = D[29] ^ D[19] ^ D[6] ^ D[1] ^ C[11] ^ C[21];
NewCRC[8] = D[30] ^ D[20] ^ D[7] ^ D[2] ^ C[12] ^ C[22];
NewCRC[9] = D[31] ^ D[21] ^ D[8] ^ D[3] ^ C[0] ^ C[13] ^ C[23];
NewCRC[10] = D[22] ^ D[9] ^ D[4] ^ C[1] ^ C[14];
NewCRC[11] = D[23] ^ D[10] ^ D[5] ^ C[2] ^ C[15];
NewCRC[12] = D[24] ^ D[11] ^ D[6] ^ C[3] ^ C[16];
NewCRC[13] = D[25] ^ D[12] ^ D[7] ^ C[4] ^ C[17];
NewCRC[14] = D[26] ^ D[13] ^ D[8] ^ C[0] ^ C[5] ^ C[18];
NewCRC[15] = D[27] ^ D[14] ^ D[9] ^ C[1] ^ C[6] ^ C[19];
NewCRC[16] = D[28] ^ D[15] ^ D[10] ^ C[2] ^ C[7] ^ C[20];
NewCRC[17] = D[29] ^ D[16] ^ D[11] ^ C[3] ^ C[8] ^ C[21];
NewCRC[18] = D[30] ^ D[17] ^ D[12] ^ C[4] ^ C[9] ^ C[22];
NewCRC[19] = D[31] ^ D[18] ^ D[13] ^ C[5] ^ C[10] ^ C[23];
NewCRC[20] = D[19] ^ D[14] ^ C[6] ^ C[11];
NewCRC[21] = D[20] ^ D[15] ^ C[7] ^ C[12];
NewCRC[22] = D[21] ^ D[16] ^ C[8] ^ C[13];
NewCRC[23] = D[31] ^ D[30] ^ D[29] ^ D[28] ^ D[27] ^ D[26] ^ D[25] ^
D[24] ^ D[23] ^ D[22] ^ D[16] ^ D[15] ^ D[14] ^ D[13] ^
D[12] ^ D[11] ^ D[10] ^ D[9] ^ D[8] ^ D[7] ^ D[6] ^
D[5] ^ D[4] ^ D[3] ^ D[2] ^ D[1] ^ D[0] ^ C[0] ^ C[1] ^
C[2] ^ C[3] ^ C[4] ^ C[5] ^ C[6] ^ C[7] ^ C[8] ^ C[14] ^
C[15] ^ C[16] ^ C[17] ^ C[18] ^ C[19] ^ C[20] ^ C[21] ^
C[22] ^ C[23];
ulCRC24_D32 = 0;
// LFSR value from binary to hex.
bit_mask = 0x000001;
for (f = 0; f <= 23; f++)
{
ulCRC24_D32 = ulCRC24_D32 + NewCRC[f] * bit_mask;
bit_mask = bit_mask << 1;
}
return(ulCRC24_D32 & 0x00FFFFFF);
}
③ 用C語言實現CRC編碼程序
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "stdlib.h"
unsigned int char2int(char *str)
{
unsigned int count=0, ret=0;
for(count = 0; count<strlen(str);count++)
{
ret = ret<<1;
if('0' != str[count])
{ ret+=1;}
}
return ret;
}
unsigned int getR(char *str)
{
unsigned int c =0 ;
int ret = strlen(str)-1;
for(c=0;c < strlen(str);c++)
{if(str[c] != '0')<br/> {return ret-c;}
}
}
int getRi(unsigned int num)
{
int c =0;
for(;num != 0; c++)
{num = num>>1;}
return c;
}
void CRC(char *scode, char *p, char*g )
{
unsigned int iP = char2int(p);
unsigned int iG = char2int(g);
unsigned int r= getR(g);
unsigned int code = iP << r;
unsigned int yx = code;
for(;getRi(yx) >= getRi(iG);)
{ yx = yx ^ (iG<<(getRi(yx) - getRi(iG)));}
code += yx;
itoa(code,scode,2);
}
void main() //定義主函數
{
char data[8]="" , bds[8]="",code[16]="";
printf("數據：");
scanf("%s", data);
printf("表達式：");
scanf("%s", bds);
CRC(code,data,bds);
printf("編碼：%s",code);
}
CRC演算法原理及C語言實現
摘 要 本文從理論上推導出CRC演算法實現原理,給出三種分別適應不同計算機或微控制器硬體環境的C語言程序。讀者更能根據本演算法原理,用不同的語言編寫出獨特風格更加實用的CRC計算程序。
關鍵詞 CRC 演算法 C語言
1 引言
循環冗餘碼CRC檢驗技術廣泛應用於測控及通信領域。CRC計算可以靠專用的硬體來實現,但是對於低成本的微控制器系統,在沒有硬體支持下實現CRC檢驗,關鍵的問題就是如何通過軟體來完成CRC計算,也就是CRC演算法的問題。
這里將提供三種演算法,它們稍有不同,一種適用於程序空間十分苛刻但CRC計算速度要求不高的微控制器系統,另一種適用於程序空間較大且CRC計算速度要求較高的計算機或微控制器系統,最後一種是適用於程序空間不太大,且CRC計算速度又不可以太慢的微控制器系統。
2 CRC簡介
CRC校驗的基本思想是利用線性編碼理論,在發送端根據要傳送的k位二進制碼序列,以一定的規則產生一個校驗用的監督碼（既CRC碼）r位,並附在信息後邊,構成一個新的二進制碼序列數共(k+r)位,最後發送出去。在接收端,則根據信息碼和CRC碼之間所遵循的規則進行檢驗,以確定傳送中是否出錯。
16位的CRC碼產生的規則是先將要發送的二進制序列數左移16位（既乘以 ）後,再除以一個多項式,最後所得到的余數既是CRC碼,如式（2-1）式所示,其中B(X)表示n位的二進制序列數,G(X)為多項式,Q(X)為整數,R(X)是余數（既CRC碼）。
（2-1）
求CRC碼所採用模2加減運演算法則,既是不帶進位和借位的按位加減,這種加減運算實際上就是邏輯上的異或運算,加法和減法等價,乘法和除法運算與普通代數式的乘除法運算是一樣,符合同樣的規律。生成CRC碼的多項式如下,其中CRC-16和CRC-CCITT產生16位的CRC碼,而CRC-32則產生的是32位的CRC碼。本文不討論32位的CRC演算法,有興趣的朋友可以根據本文的思路自己去推導計算方法。
CRC-16：（美國二進制同步系統中採用）
CRC-CCITT：（由歐洲CCITT推薦）
CRC-32：
接收方將接收到的二進制序列數（包括信息碼和CRC碼）除以多項式,如果余數為0,則說明傳輸中無錯誤發生,否則說明傳輸有誤,關於其原理這里不再多述。用軟體計算CRC碼時,接收方可以將接收到的信息碼求CRC碼,比較結果和接收到的CRC碼是否相同。
3 按位計算CRC
對於一個二進制序列數可以表示為式(3-1):
(3-1)
求此二進制序列數的CRC碼時,先乘以 後（既左移16位）,再除以多項式G(X),所得的余數既是所要求的CRC碼。如式(3-2)所示：
(3-2)
可以設： (3-3)
其中 為整數, 為16位二進制余數。將式(3-3)代入式(3-2)得：
(3-4)
再設： (3-5)
其中 為整數, 為16位二進制余數,將式(3-5)代入式(3-4),如上類推,最後得到：
(3-6)
根據CRC的定義,很顯然,十六位二進制數 既是我們要求的CRC碼。
式(3-5)是編程計算CRC的關鍵,它說明計算本位後的CRC碼等於上一位CRC碼乘以2後除以多項式,所得的余數再加上本位值除以多項式所得的余數。由此不難理解下面求CRC碼的C語言程序。*ptr指向發送緩沖區的首位元組,len是要發送的總位元組數,0x1021與多項式有關。
unsigned int cal_crc(unsigned char *ptr, unsigned char len) {
unsigned char i;
unsigned int crc=0;
while(len--!=0) {
for(i=0x80; i!=0; i/=2) {
if((crc&;0x8000)!=0) {crc*=2; crc^=0x1021;} /* 余式CRC乘以2再求CRC */
else crc*=2;
if((*ptr&;i)!=0) crc^=0x1021; /* 再加上本位的CRC */
}
ptr++;
}
return(crc);
}
按位計算CRC雖然代碼簡單,所佔用的內存比較少,但其最大的缺點就是一位一位地計算會佔用很多的處理器處理時間,尤其在高速通訊的場合,這個缺點更是不可容忍。因此下面再介紹一種按位元組查錶快速計算CRC的方法。
4 按位元組計算CRC
不難理解,對於一個二進制序列數可以按位元組表示為式(4-1),其中 為一個位元組(共8位)。
(4-1)
求此二進制序列數的CRC碼時,先乘以 後（既左移16位）,再除以多項式G(X),所得的余數既是所要求的CRC碼。如式(4-2)所示：
（4-2）
可以設： (4-3)
其中 為整數, 為16位二進制余數。將式(4-3)代入式(4-2)得：
（4-4）
因為：
（4-5）
其中 是 的高八位, 是 的低八位。將式（4-5）代入式（4-4）,經整理後得：
（4-6）
再設： (4-7)
其中 為整數, 為16位二進制余數。將式(4-7)代入式(4-6),如上類推,最後得：
(4-8)
很顯然,十六位二進制數 既是我們要求的CRC碼。
式(4-7)是編寫按位元組計算CRC程序的關鍵,它說明計算本位元組後的CRC碼等於上一位元組余式CRC碼的低8位左移8位後,再加上上一位元組CRC右移8位（也既取高8位）和本位元組之和後所求得的CRC碼,如果我們把8位二進制序列數的CRC全部計算出來,放如一個表裡,採用查表法,可以大大提高計算速度。由此不難理解下面按位元組求CRC碼的C語言程序。*ptr指向發送緩沖區的首位元組,len是要發送的總位元組數,CRC余式表是按0x11021多項式求出的。
unsigned int cal_crc(unsigned char *ptr, unsigned char len) {
unsigned int crc;
unsigned char da;
unsigned int crc_ta[256]={ /* CRC余式表 */
0x0000, 0x1021, 0x2042, 0x3063, 0x4084, 0x50a5, 0x60c6, 0x70e7,
0x8108, 0x9129, 0xa14a, 0xb16b, 0xc18c, 0xd1ad, 0xe1ce, 0xf1ef,
0x 1231, 0x0210, 0x3273, 0x2252, 0x52b5, 0x4294, 0x72f7, 0x62d6,
0x9339, 0x8318, 0xb37b, 0xa35a, 0xd3bd, 0xc39c, 0xf3ff, 0xe3de,
0x2462, 0x3443, 0x0420, 0x1401, 0x64e6, 0x74c7, 0x44a4, 0x5485,
0xa56a, 0xb54b, 0x8528, 0x9509, 0xe5ee, 0xf5cf, 0xc5ac, 0xd58d,
0x3653, 0x2672, 0x1611, 0x0630, 0x76d7, 0x66f6, 0x5695, 0x46b4,
0xb75b, 0xa77a, 0x9719, 0x8738, 0xf7df, 0xe7fe, 0xd79d, 0xc7bc,
0x48c4, 0x58e5, 0x6886, 0x78a7, 0x0840, 0x1861, 0x2802, 0x3823,
0xc9cc, 0xd9ed, 0xe98e, 0xf9af, 0x8948, 0x9969, 0xa90a, 0xb92b,
0x5af5, 0x4ad4, 0x7ab7, 0x6a96, 0x1a71, 0x0a50, 0x3a33, 0x2a12,
0xdbfd, 0xcbdc, 0xfbbf, 0xeb9e, 0x9b79, 0x8b58, 0xbb3b, 0xab1a,
0x6ca6, 0x7c87, 0x4ce4, 0x5cc5, 0x2c22, 0x3c03, 0x0c60, 0x1c41,
0xedae, 0xfd8f, 0xcdec, 0xddcd, 0xad2a, 0xbd0b, 0x8d68, 0x9d49,
0x7e97, 0x6eb6, 0x5ed5, 0x4ef4, 0x3e13, 0x2e32, 0x1e51, 0x0e70,
0xff9f, 0xefbe, 0xdfdd, 0xcffc, 0xbf1b, 0xaf3a, 0x9f59, 0x8f78,
0x9188, 0x81a9, 0xb1ca, 0xa1eb, 0xd10c, 0xc12d, 0xf14e, 0xe16f,
0x1080, 0x00a1, 0x30c2, 0x20e3, 0x5004, 0x4025, 0x7046, 0x6067,
0x83b9, 0x9398, 0xa3fb, 0xb3da, 0xc33d, 0xd31c, 0xe37f, 0xf35e,
0x02b1, 0x1290, 0x22f3, 0x32d2, 0x4235, 0x5214, 0x6277, 0x7256,
0xb5ea, 0xa5cb, 0x95a8, 0x8589, 0xf56e, 0xe54f, 0xd52c, 0xc50d,
0x34e2, 0x24c3, 0x14a0, 0x0481, 0x7466, 0x6447, 0x5424, 0x4405,
0xa7db, 0xb7fa, 0x8799, 0x97b8, 0xe75f, 0xf77e, 0xc71d, 0xd73c,
0x26d3, 0x36f2, 0x0691, 0x16b0, 0x6657, 0x7676, 0x4615, 0x5634,
0xd94c, 0xc96d, 0xf90e, 0xe92f, 0x99c8, 0x89e9, 0xb98a, 0xa9ab,
0x5844, 0x4865, 0x7806, 0x6827, 0x18c0, 0x08e1, 0x3882, 0x28a3,
0xcb7d, 0xdb5c, 0xeb3f, 0xfb1e, 0x8bf9, 0x9bd8, 0xabbb, 0xbb9a,
0x4a75, 0x5a54, 0x6a37, 0x7a16, 0x0af1, 0x1ad0, 0x2ab3, 0x3a92,
0xfd2e, 0xed0f, 0xdd6c, 0xcd4d, 0xbdaa, 0xad8b, 0x9de8, 0x8dc9,
0x7c26, 0x6c07, 0x5c64, 0x4c45, 0x3ca2, 0x2c83, 0x1ce0, 0x0cc1,
0xef1f, 0xff3e, 0xcf5d, 0xdf7c, 0xaf9b, 0xbfba, 0x8fd9, 0x9ff8,
0x6e17, 0x7e36, 0x4e55, 0x5e74, 0x2e93, 0x3eb2, 0x0ed1, 0x1ef0
};
crc=0;
while(len--!=0) {
da=(uchar) (crc/256); /* 以8位二進制數的形式暫存CRC的高8位 */
crc<<=8; /* 左移8位,相當於CRC的低8位乘以 */
crc^=crc_ta[da^*ptr]; /* 高8位和當前位元組相加後再查表求CRC ,再加上以前的CRC */
ptr++;
}
return(crc);
}
很顯然,按位元組求CRC時,由於採用了查表法,大大提高了計算速度。但對於廣泛運用的8位微處理器,代碼空間有限,對於要求256個CRC余式表（共512位元組的內存）已經顯得捉襟見肘了,但CRC的計算速度又不可以太慢,因此再介紹下面一種按半位元組求CRC的演算法。
5 按半位元組計算CRC
同樣道理,對於一個二進制序列數可以按位元組表示為式(5-1),其中 為半個位元組(共4位)。
(5-1)
求此二進制序列數的CRC碼時,先乘以 後（既左移16位）,再除以多項式G(X),所得的余數既是所要求的CRC碼。如式(4-2)所示：
（5-2）
可以設： (5-3)
其中 為整數, 為16位二進制余數。將式(5-3)代入式(5-2)得：
（5-4）
因為：
（5-5）
其中 是 的高4位, 是 的低12位。將式（5-5）代入式（5-4）,經整理後得：
（5-6）
再設： (5-7)
其中 為整數, 為16位二進制余數。將式(5-7)代入式(5-6),如上類推,最後得：
(5-8)
很顯然,十六位二進制數 既是我們要求的CRC碼。
式(5-7)是編寫按位元組計算CRC程序的關鍵,它說明計算本位元組後的CRC碼等於上一位元組CRC碼的低12位左移4位後,再加上上一位元組余式CRC右移4位（也既取高4位）和本位元組之和後所求得的CRC碼,如果我們把4位二進制序列數的CRC全部計算出來,放在一個表裡,採用查表法,每個位元組算兩次（半位元組算一次）,可以在速度和內存空間取得均衡。由此不難理解下面按半位元組求CRC碼的C語言程序。*ptr指向發送緩沖區的首位元組,len是要發送的總位元組數,CRC余式表是按0x11021多項式求出的。
unsigned cal_crc(unsigned char *ptr, unsigned char len) {
unsigned int crc;
unsigned char da;
unsigned int crc_ta[16]={ /* CRC余式表 */
0x0000,0x1021,0x2042,0x3063,0x4084,0x50a5,0x60c6,0x70e7,
0x8108,0x9129,0xa14a,0xb16b,0xc18c,0xd1ad,0xe1ce,0xf1ef,
}
crc=0;
while(len--!=0) {
da=((uchar)(crc/256))/16; /* 暫存CRC的高四位 */
crc<<=4; /* CRC右移4位,相當於取CRC的低12位）*/
crc^=crc_ta[da^(*ptr/16)]; /* CRC的高4位和本位元組的前半位元組相加後查表計算CRC,
然後加上上一次CRC的余數 */
da=((uchar)(crc/256))/16; /* 暫存CRC的高4位 */
crc<<=4; /* CRC右移4位, 相當於CRC的低12位） */
crc^=crc_ta[da^(*ptr&;0x0f)]; /* CRC的高4位和本位元組的後半位元組相加後查表計算CRC,
然後再加上上一次CRC的余數 */
ptr++;
}
return(crc);
}