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CRC8算法

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通宵敲代码|  楼主 | 2018-3-16 13:45 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

1、 CRC8标准生成多项式

CRC-8       x8+x5+x4+1              0x31(0x131)
CRC-8       x8+x2+x1+1              0x07(0x107)
CRC-8       x8+x6+x4+x3+x2+x1       0x5E(0x15E)

注:由于多项式的最高为都为1,并且在代码的crc8计算中,最高位也是不使用的,
所以在多项式记录时都去掉了最高位。

2、 CRC校验算法,说白了,就是把需要校验的数据与多项式进行循环异或(XOR),
但进行XOR的方式与实际中数据传输时,是高位先传、还是低位先传有关。对于数据
高位先传的方式,XOR从数据的高位开始,我们就叫它顺序异或吧;对于数据低位先
传的方式,XOR从数据的低位开始,我们就叫它反序异或吧。两种不同的异或方式,
即使对应相同的多项式,计算出来的结果也是不一样的。
下面以顺序异或的例子说明一些计算的过程:
使用多项式:x8+x5+x4+1(二进制为:100110001)
计算一个字节:0x11(二进制为:00010001)
计算步骤:
A、 因为采用顺序异或,所以需要计算的数据左移8位,
移位后数据为:0001 0001 0000 000
B、 先进行高9bit异或(多项式为9bit),0001 0001 0000 0000,因为高9bit的
最高bit为0,不需要进行异或,同理,接下来的两bit也是0,也不需要进行进行异或。
这样处理后数据为:1 0001 0000 0000;
C、 接下来最高位为1,需要进行异或操作了

从上面的计算过程可以看到,多项式最高位为1,遇到需要异或数据最高位为1时,
才进行异或计算,并且异或后,最高位就为0了,最高位为0,下次也不需要异或了,
这样需要采用代码计算的方式,就可以把最高位去掉,不需要异或,最后结果也是一样的。
对于上面的计算过程,采用代码实现的方式如下:

unsigned char cal_table_high_first(unsigned char value)
{
    unsigned char i, crc;

    crc = value;
    /* 数据往左移了8位,需要计算8次 */
    for (i=8; i>0; --i)
    {
        if (crc & 0x80)  /* 判断最高位是否为1 */
        {
        /* 最高位为1,不需要异或,往左移一位,然后与0x31异或 */
        /* 0x31(多项式:x8+x5+x4+1,100110001),最高位不需要异或,直接去掉 */
            crc = (crc << 1) ^ 0x31;        }
        else
        {
            /* 最高位为0时,不需要异或,整体数据往左移一位 */
            crc = (crc << 1);
        }
    }

    return crc;
}

上面的代码是计算一个字节数据的crc结果,如果是计算多个字节的crc结果,也是比较简单

的,先计算第一个字节的crc结果,然后把第一个字节的crc结果与第二个字节进行异或,
异或后的值再进行一次crc计算就可以了,多个字节也是反复这过程就好,如下为多个字节
的crc校验代码:

unsigned char crc_high_first(unsigned char *ptr, unsigned char len)
{
    unsigned char i;
    unsigned char crc=0x00; /* 计算的初始crc值 */

    while(len--)
    {
        crc ^= *ptr++;  /* 每次先与需要计算的数据异或,计算完指向下一数据 */  
        for (i=8; i>0; --i)   /* 下面这段计算过程与计算一个字节crc一样 */  
        {
            if (crc & 0x80)
                crc = (crc << 1) ^ 0x31;
            else
                crc = (crc << 1);
        }
    }

    return (crc);
}

上面的crc计算是纯采用逻辑运行的方式,可以看到,需要的运行量也是不少的,每一个字节

都需要进行8次判断、移位、或异或操作。可以采用查表法,大大减少计算量,先计算出
0x00~0xFF每一个字节的crc校验结果,后面就可以通过表来查出每个字节的crc结果,大大
减少计算量。
下面是一个表生成程序:
(生成表对应多项式:0x31(多项式:x8+x5+x4+1,100110001))

 void  create_crc_table(void)
    {
        unsigned short i;
        unsigned char j;

        for (i=0; i<=0xFF; i++)
        {
            if (0 == (i%16))
                printf("\n");

            j = i&0xFF;
            printf("0x%.2x, ", cal_table_high_first (j));  /*依次计算每个字节的crc校验值*/
        }
    }

得到的表整理后如下:

static const unsigned char crc_table[] =
{
    0x00,0x31,0x62,0x53,0xc4,0xf5,0xa6,0x97,0xb9,0x88,0xdb,0xea,0x7d,0x4c,0x1f,0x2e,
    0x43,0x72,0x21,0x10,0x87,0xb6,0xe5,0xd4,0xfa,0xcb,0x98,0xa9,0x3e,0x0f,0x5c,0x6d,
    0x86,0xb7,0xe4,0xd5,0x42,0x73,0x20,0x11,0x3f,0x0e,0x5d,0x6c,0xfb,0xca,0x99,0xa8,
    0xc5,0xf4,0xa7,0x96,0x01,0x30,0x63,0x52,0x7c,0x4d,0x1e,0x2f,0xb8,0x89,0xda,0xeb,
    0x3d,0x0c,0x5f,0x6e,0xf9,0xc8,0x9b,0xaa,0x84,0xb5,0xe6,0xd7,0x40,0x71,0x22,0x13,
    0x7e,0x4f,0x1c,0x2d,0xba,0x8b,0xd8,0xe9,0xc7,0xf6,0xa5,0x94,0x03,0x32,0x61,0x50,
    0xbb,0x8a,0xd9,0xe8,0x7f,0x4e,0x1d,0x2c,0x02,0x33,0x60,0x51,0xc6,0xf7,0xa4,0x95,
    0xf8,0xc9,0x9a,0xab,0x3c,0x0d,0x5e,0x6f,0x41,0x70,0x23,0x12,0x85,0xb4,0xe7,0xd6,
    0x7a,0x4b,0x18,0x29,0xbe,0x8f,0xdc,0xed,0xc3,0xf2,0xa1,0x90,0x07,0x36,0x65,0x54,
    0x39,0x08,0x5b,0x6a,0xfd,0xcc,0x9f,0xae,0x80,0xb1,0xe2,0xd3,0x44,0x75,0x26,0x17,
    0xfc,0xcd,0x9e,0xaf,0x38,0x09,0x5a,0x6b,0x45,0x74,0x27,0x16,0x81,0xb0,0xe3,0xd2,
    0xbf,0x8e,0xdd,0xec,0x7b,0x4a,0x19,0x28,0x06,0x37,0x64,0x55,0xc2,0xf3,0xa0,0x91,
    0x47,0x76,0x25,0x14,0x83,0xb2,0xe1,0xd0,0xfe,0xcf,0x9c,0xad,0x3a,0x0b,0x58,0x69,
    0x04,0x35,0x66,0x57,0xc0,0xf1,0xa2,0x93,0xbd,0x8c,0xdf,0xee,0x79,0x48,0x1b,0x2a,
    0xc1,0xf0,0xa3,0x92,0x05,0x34,0x67,0x56,0x78,0x49,0x1a,0x2b,0xbc,0x8d,0xde,0xef,
    0x82,0xb3,0xe0,0xd1,0x46,0x77,0x24,0x15,0x3b,0x0a,0x59,0x68,0xff,0xce,0x9d,0xac
};

采用查表法计算crc代码如下

unsigned char cal_crc_table(unsigned char *ptr, unsigned char len) 
{
    unsigned char  crc = 0x00;

    while (len--)
    {
        crc = crc_table[crc ^ *ptr++];
    }
    return (crc);
}

3、 反序异或的计算
反序异或与顺序异或差异在数据先判断最低位,并且数据是向右移
的,并且多项式数据位需要高低位反转一下。
还是以多项式:x8+x5+x4+1(二进制为:100110001)为例:
则计算一个字节的crc校验代码如下:

unsigned char cal_table_low_first(unsigned char value)
{
    unsigned char i, crc;

    crc = value;
/* 同样需要计算8次 */
    for (i=8; i>0; --i)
    {
        if (crc & 0x01)  /* 反序异或变成判断最低位是否为1 */
            /* 数据变成往右移位了 */
            /* 计算的多项式从0x31(0011 0001)变成了0x8C (1000 1100) */
/* 多项式值,原来的最高位变成了最低位,原来的最低位变成最高位,8位数据高低位交换一下位置 */
            crc = (crc >> 1) ^ 0x8C;
        else
            crc = (crc >> 1);
    }

    return crc;
}

至于多个字节的crc校验及crc数据表的生成,只要把单个字节的计算方式替换一下顺序的
计算方式即可,这里就不再列出。所以,只要明确了crc校验使用的多项式,高位先校验
还是低位先校验,计算crc的初始值是什么,那crc的计算就变得很简单了。


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airwill| | 2018-3-16 21:46 | 只看该作者
CRC 常用 查表 + 计算方式, 获得更高的效率

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板凳
通宵敲代码|  楼主 | 2018-3-17 09:00 | 只看该作者
airwill 发表于 2018-3-16 21:46
CRC 常用 查表 + 计算方式, 获得更高的效率

大量数据处理还是查表吧,
计算太浪费资源了。

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地板
airwill| | 2018-3-18 07:27 | 只看该作者
通宵敲代码 发表于 2018-3-17 09:00
大量数据处理还是查表吧,
计算太浪费资源了。

最好是直接查表, 效率最高, 只是会浪费一点 ROM 空间

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5
linqing171| | 2018-3-18 21:07 | 只看该作者
这个函数,占的字节数,比表格还是小一点。看成本的话还是有余地的。
以前用过一个SOC,也是8051的,集成了CRC8、CRC16、CRC32,分别用在flash校验、调试接口、和一个必须的功能上。因为IP是从不同的厂家买的,有钱的一塌糊涂。
除了查表外,还有查半表的。表格能小一点。

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6
通宵敲代码|  楼主 | 2018-3-19 09:07 | 只看该作者
linqing171 发表于 2018-3-18 21:07
这个函数,占的字节数,比表格还是小一点。看成本的话还是有余地的。
以前用过一个SOC,也是8051的,集成了 ...

算法优化就深了去了,
此处不作讨论乱。

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7
LianBinbing| | 2018-3-20 16:54 | 只看该作者
没用过CRC8,只用CRC16

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8
通宵敲代码|  楼主 | 2018-3-21 16:21 | 只看该作者
LianBinbing 发表于 2018-3-20 16:54
没用过CRC8,只用CRC16

道理一样的,运算位数扩展了而已。

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9
linqing171| | 2018-3-21 22:05 | 只看该作者
老hot大叔 @hotpower 对crc理解的最深刻。
我有个老师的教法就是 一串二进制 1010101011111 除以多项式 xxxxxx,余数就是校验和。
而这个除法需要移位逐个相减。而减法运算量大,涉及借位,他们就用了一个不用借位的减法,也就是异或,有同样的混淆效果。
移位异或的方法就更简单了,如果最高位是1,就异或一下,让它变成0,商的对应位置1;如果最高位是0,不够减的,除法就跳一位,对应位的商为0即可。
最终把商扔了,留下余数就是crc结果了。

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10
混子黄| | 2018-4-6 13:21 | 只看该作者
CRC-8       x8+x2+x1+1              0x07(0x107) 的查表结果



0x00,0x07,0x0e,0x09,0x1c,0x1b,0x12,0x15,0x38,0x3f,0x36,0x31,0x24,0x23,0x2a,0x2d,


0x70,0x77,0x7e,0x79,0x6c,0x6b,0x62,0x65,0x48,0x4f,0x46,0x41,0x54,0x53,0x5a,0x5d,


0xe0,0xe7,0xee,0xe9,0xfc,0xfb,0xf2,0xf5,0xd8,0xdf,0xd6,0xd1,0xc4,0xc3,0xca,0xcd,


0x90,0x97,0x9e,0x99,0x8c,0x8b,0x82,0x85,0xa8,0xaf,0xa6,0xa1,0xb4,0xb3,0xba,0xbd,


0xc7,0xc0,0xc9,0xce,0xdb,0xdc,0xd5,0xd2,0xff,0xf8,0xf1,0xf6,0xe3,0xe4,0xed,0xea,


0xb7,0xb0,0xb9,0xbe,0xab,0xac,0xa5,0xa2,0x8f,0x88,0x81,0x86,0x93,0x94,0x9d,0x9a,


0x27,0x20,0x29,0x2e,0x3b,0x3c,0x35,0x32,0x1f,0x18,0x11,0x16,0x03,0x04,0x0d,0x0a,


0x57,0x50,0x59,0x5e,0x4b,0x4c,0x45,0x42,0x6f,0x68,0x61,0x66,0x73,0x74,0x7d,0x7a,


0x89,0x8e,0x87,0x80,0x95,0x92,0x9b,0x9c,0xb1,0xb6,0xbf,0xb8,0xad,0xaa,0xa3,0xa4,


0xf9,0xfe,0xf7,0xf0,0xe5,0xe2,0xeb,0xec,0xc1,0xc6,0xcf,0xc8,0xdd,0xda,0xd3,0xd4,


0x69,0x6e,0x67,0x60,0x75,0x72,0x7b,0x7c,0x51,0x56,0x5f,0x58,0x4d,0x4a,0x43,0x44,


0x19,0x1e,0x17,0x10,0x05,0x02,0x0b,0x0c,0x21,0x26,0x2f,0x28,0x3d,0x3a,0x33,0x34,


0x4e,0x49,0x40,0x47,0x52,0x55,0x5c,0x5b,0x76,0x71,0x78,0x7f,0x6a,0x6d,0x64,0x63,


0x3e,0x39,0x30,0x37,0x22,0x25,0x2c,0x2b,0x06,0x01,0x08,0x0f,0x1a,0x1d,0x14,0x13,


0xae,0xa9,0xa0,0xa7,0xb2,0xb5,0xbc,0xbb,0x96,0x91,0x98,0x9f,0x8a,0x8d,0x84,0x83,


0xde,0xd9,0xd0,0xd7,0xc2,0xc5,0xcc,0xcb,0xe6,0xe1,0xe8,0xef,0xfa,0xfd,0xf4,0xf3,

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hotpower| | 2018-12-30 00:26 | 只看该作者

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