M451的CRC8数据校验

1万 · 2016-8-9 23:27

<blockquote>/*

/*-------------------------------------------------------*/
/*                   变量区                            */
/*-------------------------------------------------------*/

/*-------------------------------------------------------*/
/*                   函数区                            */
/*-------------------------------------------------------*/

/****************************************
*函数名称:main
*输入:无
*输出:无
*功能:函数主体
******************************************/
INT32 main(VOID)
{
const uint8_t acCRCSrcPattern[] = {0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39};
uint32_t i, u32TargetChecksum = 0x58, u32CalChecksum = 0;

PROTECT_REG
(
/*1.系统时钟初始化 */
SYS_Init(PLL_CLOCK);
/*2.串口0初始化 */
UART0_Init(115200);

)

printf("\n\nCPU @ %d Hz\n", SystemCoreClock);
printf("+-----------------------------------------+\n");
printf("| CRC-8 Polynomial Mode Sample Code |\n");
printf("+-----------------------------------------+\n\n");

printf("# Calculate [0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39] CRC-8 checksum value.\n");
printf(" - Seed value is 0x5A          \n");
printf(" - CPU write data length is 8-bit \n");
printf(" - Checksum complement disable \n");
printf(" - Checksum reverse disable    \n");
printf(" - Write data complement disable  \n");
printf(" - Write data reverse disable    \n");
printf(" - Checksum should be 0x%X       \n\n", u32TargetChecksum);

/* Configure CRC controller for CRC-8 CPU mode */
CRC_Open(CRC_8, 0, 0x5A, CRC_CPU_WDATA_8);

/* Start to execute CRC-8 CPU operation */
for(i = 0; i < sizeof(acCRCSrcPattern); i++)
{
      CRC_WRITE_DATA((acCRCSrcPattern & 0xFF));
}

/* Get CRC-8 checksum value */
u32CalChecksum = CRC_GetChecksum();
printf("CRC checksum is 0x%X ... %s.\n", u32CalChecksum, (u32CalChecksum == u32TargetChecksum) ? "PASS" : "FAIL");

/* Disable CRC function */
CRC->CTL &= ~CRC_CTL_CRCEN_Msk;

while(1);

}

/*-------------------------------------------------------*/
/*                   中断服务函数                      */
/*-------------------------------------------------------*/

1万 · 2016-8-9 23:29

CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）算法出现时间较长，应用也十分
广泛，尤其是通讯领域，现在应用最多的就是 CRC32 算法，它产生一个 4 字节（32 位）的校
验值，一般是以 8 位十六进制数，如 FA 12 CD 45 等。CRC 算法的优点在于简便、速度快，
严格的来说，CRC 更应该被称为数据校验算法，但其功能与数据摘要算法类似，因此也作为测
试的可选算法。
在 WinRAR、WinZIP 等软件中，也是以 CRC32 作为文件校验算法的。一般常见的简单
文件校验（Simple File Verify – SFV）也是以 CRC32 算法为基础，它通过该算法生成
一个后缀名为.SFV 的文本文件，这样可以任何时候可以将文件内容 CRC32 运算的结果
与 .SFV 文件中的值对比来确定此文件的完整性。与 SFV 相关工具软件有很多，如 MagicSFV
MooSFV 等。
CRC 最重要的特点是就是检错能力极强，开销小，易于用编码器及检测电路实现。从其检
错能力来看，它所不能发现的错误的几率仅为 0.0047%以下。从性能上和开销上考虑，均远远优于奇偶校验及算术和校验等方式。因
而，在数据存储和数据通讯领域，CRC 无处不在：著名的通讯协议 X.25 的 FCS（帧检错序列）采用的是 CRC-CCITT，ARJ、LHA 等
压缩工具软件采用的是 CRC32，磁盘驱动器的读写采用了 CRC16，通用的图像存储格式 GIF、TIFF 等也都用 CRC 作为检错手段。

1万 · 2016-8-9 23:30

基本原理
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 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 位后，再除以一个多项式，最后所得到的余数既是 CRC 码。
假设数据传输过程中需要发送 15 位的二进制信息 g=101001110100001，这串二进制码可表示为代数多项式 g(x) = x^14 +
x^12 + x^9 + x^8 + x^7 + x^5 + 1，其中 g 中第 k 位的值，对应 g(x)中 x^k 的系数。将 g(x)乘以 x^m，即将 g 后加 m 个
0，然后除以 m 阶多项式 h(x)，得到的(m-1)阶余项 r(x)对应的二进制码 r 就是 CRC 编码。
h(x)可以自由选择或者使用国际通行标准，一般按照 h(x)的阶数 m，将 CRC 算法称为 CRC-m，比如 CRC-32、CRC-64 等。国
际通行标准可以参看 http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_redundancy_check。
g(x)和 h(x)的除运算，可以通过 g 和 h 做 xor（异或）运算。比如将 11001 与 10101 做 xor 运算如下表 23.1.1。
表 23.1.1 g(x)与 h(x)异或运算结果
g 1 1 0 0 1
h 1 0 1 0 1
结果 0 1 1 0 0
明白了 xor 运算法则后，举一个例子使用 CRC-8 算法求 101001110100001 的校验码如下表 23.1.2。CRC-8 标准的 h(x) =
x^8 + x^7 + x^6 + x^4 + x^2 + 1，即 h 是 9 位的二进制串 111010101。
表 23.1.2 CRC-8 校验码的迭代运算过程

1万 · 2016-8-9 23:31

标准
在国际标准中，根据生成多项式 G(x)的不同，CRC 又可分为以下几种标准：
CRC-8 码: G(x)=x^8+x^5+x^4+1
CRC-16 码: G(x)=x^16+x^15+x^2+1
CRC-CCITT 码: G(x)=x^16+x^12+x^5+1
CRC-32 码: G(x)=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

1万 · 2016-8-9 23:31

CRC-12 码通常用来传送 6bit 字符串。CRC-16 及 CRC-CCITT 码则用是来传送 8bit 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。下面以最常用的 CRC-16 为例
来说明其生成过程。
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，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 8bit 数据异或并进行如前一个数据相同的 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。

1万 · 2016-8-9 23:32

计算过程
1) 设置 CRC 寄存器，并给其赋值 FFFF(hex)。
2) 将数据的第一个 8 位字符与 16 位 CRC 寄存器的低 8 位进行异或，并把结果存入 CRC 寄存器。
3) CRC 寄存器向右移一位，MSB 补零，移出并检查 LSB。
4) 如果 LSB 为 0，重复第三步；若 LSB 为 1，CRC 寄存器与多项式码相异或。
5) 重复第 3 与第 4 步直到 8 次移位全部完成。此时一个 8-bit 数据处理完毕。
6) 重复第 2 至第 5 步直到所有数据全部处理完成。
7) 最终 CRC 寄存器的内容即为 CRC 值。

1万 · 2016-8-9 23:32

计算过程
1) 设置 CRC 寄存器，并给其赋值 FFFF(hex)。
2) 将数据的第一个 8 位字符与 16 位 CRC 寄存器的低 8 位进行异或，并把结果存入 CRC 寄存器。
3) CRC 寄存器向右移一位，MSB 补零，移出并检查 LSB。
4) 如果 LSB 为 0，重复第三步；若 LSB 为 1，CRC 寄存器与多项式码相异或。
5) 重复第 3 与第 4 步直到 8 次移位全部完成。此时一个 8-bit 数据处理完毕。
6) 重复第 2 至第 5 步直到所有数据全部处理完成。
7) 最终 CRC 寄存器的内容即为 CRC 值。

1万 · 2016-8-9 23:33

生成步骤
1) 将 x 的最高幂次为 R 的生成多项式 G(x)转换成对应的 R+1 位二进制数。
2) 将信息码左移 R 位，相当与对应的信息多项式 C(x)*2R。
3) 用生成多项式（二进制数）对信息码做模 2 除法，得到 R 位的余数。
4) 将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的 CRC 码

1万 · 2016-8-9 23:33

特点
 支持四个常用的多项式：CRC-CCITT, CRC-8, CRC-16, 和 CRC-32。
 可编程种子值。
 支持对输入数据和 CRC 校验值的可编程的反序设定。
 支持对输入数据和 CRC 校验值的可编程的反码设定。
 支持 8/16/32 位数据宽度。
 8-bit 写模式: 1-AHB 时钟周期操作
 16-bit 写模式: 2-AHB 时钟周期操作
 32-bit 写模式: 4-AHB 时钟周期操作
 支持使用 PDMA 写数据并执行 CRC 操作。

1万 · 2016-8-9 23:34

基本配置
CRC 外围时钟在 CRCCKEN (CLK_AHBCLK[7])中使能。设置 CRC 后，用户可以通过 CRC 控制寄存器开始执行 CRC 运算。
CRC 发生器可以执行带可编程多项式设定的 CRC 运算。多项式操作包括 CRC-CCITT, CRC-8, CRC-16 和 CRC-32；用户可
以通过设置 CRCMODE[1:0](CRC_CTL[31:30] CRC 多项式模式)选择 CRC 多项式操作模式。
CRC 发生器只支持 CPU 模式，下面是一个编程顺序例子：
1) 通过设置 CRCEN (CRC_CTL[0] CRC 通道使能控制)来使能 CRC 发生器。
2) CRC 运算初始化设置
a. 通过设置 CHKSFMT(CRC_CTL[27] 校验值反码)来配置 CRC 校验值反码。
b. 通过设置 CHKSREV(CRC_CTL[25] 校验值位反序)来配置 CRC 校验值位反序。
c. 通过设置 DATFMT (CRC_CTL[26] 写入数据反码)来配置 CRC 写入数据反码。
d. 通过设置 DATREV (CRC_CTL[24] 写入数据位反序)来配置 CRC 写入数据位反序。
3) 通过设置 CRCRST (CRC_CTL[1] CRC 引擎复位)来执行 CRC 复位，CRC 复位将装载初始种子值到 CRC 电路。
4) 写数据到 CRC_DAT 寄存器来计算 CRC 校验值。
5) 通过读 CRC_CHECKSUM 寄存器来获得 CRC 校验结果。