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[应用相关] 如何通俗的理解CRC校验并用C语言实现

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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:09 | 显示全部楼层
使用C语言实现CRC校验
算法1 —— 按位校验思想
CRC4
对于简单的CRC-4，实现代码如下：
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  1. #include <stdint.h>
    


  2. 

  3. #define CRC4_POLYNOMIAL 0xC8   /* 11011后面补0凑8位数：11011000*/
    


  4. 

  5. uint8_t CheckCrc4(uint8_t const message)
    

  6. {
    

  7.     uint8_t  remainder;        //余数
    

  8.     uint8_t  i = 0;         //循环变量
    


  9. 

  10.     /* 初始化，余数=原始数据 */
    

  11.     remainder = message;
    


  12. 

  13.     /* 从最高位开始依次计算  */
    

  14.     for (i = 0; i < 8; i++)
    

  15.     {
    

  16.         if (remainder & 0x80)
    

  17.         {
    

  18.             remainder ^= POLYNOMIAL;
    

  19.         }
    

  20.         remainder = (remainder << 1);
    

  21.     }
    


  22. 

  23.     /* 返回计算的CRC码 */
    

  24.     return (remainder >> 4);
    

  25. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:09 | 显示全部楼层
测试代码如下：
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  1. #include <stdio.h>
    

  2. int main(void)
    

  3. {
    

  4.     uint8_t dat = 0xB3;
    

  5.     uint8_t crc = CheckCrc4(dat);
    


  6. 

  7.     printf("crc = %#x\n", crc);
    

  8.     if(crc == 0x4)
    

  9.     {
    

  10.         printf("ok.\n");
    

  11.     }
    

  12.     else
    

  13.     {
    

  14.       printf("fail.\n");
    

  15.     }
    


  16. 

  17.     return 0;
    

  18. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:11 | 显示全部楼层
运行结果如下：
574785e8e92098da2b.png
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:11 | 显示全部楼层
CRC8
根据一个字节数据的CRC校验实现思想，两个字节或多个字节的数据也是同样的道理，加一层循环就可以了，代码实现如下：
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  1. #define CRC8_POLYNOMIAL 0x31
    


  2. 

  3. uint8_t CheckCrc8(uint8_t* const message, uint8_t initial_value)
    

  4. {
    

  5.     uint8_t  remainder;        //余数
    

  6.     uint8_t  i = 0, j = 0;  //循环变量
    


  7. 

  8.     /* 初始化 */
    

  9.     remainder = initial_value;
    


  10. 

  11.     for(j = 0; j < 2;j++)
    

  12.     {
    

  13.         remainder ^= message[j];
    


  14. 

  15.         /* 从最高位开始依次计算  */
    

  16.         for (i = 0; i < 8; i++)
    

  17.         {
    

  18.             if (remainder & 0x80)
    

  19.             {
    

  20.                 remainder = (remainder << 1)^CRC8_POLYNOMIAL;
    

  21.             }
    

  22.             else
    

  23.             {
    

  24.                 remainder = (remainder << 1);
    

  25.             }
    

  26.         }
    

  27.     }
    


  28. 

  29.     /* 返回计算的CRC码 */
    

  30.     return remainder;
    

  31. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:13 | 显示全部楼层
接下来用最开始在背景中提出的问题进行检，SHT30传感器的数据手册中给出了它计算CRC的生成多项式和初始值，并给出了一个示例，如图：
243215e8e9284d9c9e.png
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:14 | 显示全部楼层
接下来我们使用示例测试一下：

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  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.     char dat[2] = {0xBE,0xEF};
    

  4.     uint8_t crc = CheckCrc8(dat, 0xFF);
    


  5. 

  6.     printf("crc = %#x\n", crc);
    

  7.     if(crc == 0x92)
    

  8.     {
    

  9.         printf("ok.\n");
    

  10.     }
    

  11.     else
    

  12.     {
    

  13.       printf("fail.\n");
    

  14.     }
    


  15. 

  16.     return 0;
    

  17. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:20 | 显示全部楼层
测试结果如下：
478975e8e932ee78a5.png
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:22 | 显示全部楼层
算法2 —— 查表思想
生成表
首先需要编写一个程序，计算好所有的8位二进制数的CRC校验码，然后将它保存成一个256B大小的数组。

生成数组的代码如下：
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  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.     uint16_t i = 0;
    

  4.     uint8_t crc = 0;
    


  5. 

  6.     for(i = 0; i < 256; i++)
    

  7.     {
    

  8.         crc = CheckCrc4(i);
    

  9.         printf("0x%02x, ", crc);
    

  10.         if((i+1)%16 == 0)
    

  11.         {
    

  12.             printf("\n");
    

  13.         }
    

  14.     }
    


  15. 

  16.     return 0;
    

  17. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:25 | 显示全部楼层
生成的表如图：
302375e8e958dd0587.png
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:25 | 显示全部楼层
查找表
将这张表保存为一个数组，然后编写新的校验CRC的程序：
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  1. #include <stdio.h>
    

  2. #include <stdint.h>
    


  3. 

  4. uint8_t CRC4_TABLE[256] = {
    

  5.     //……这里数据太多，省略
    

  6. };
    

  7. int main(void)
    

  8. {
    

  9.     uint8_t dat = 0xB3;
    

  10.     uint8_t crc = CRC4_TABLE[dat];      //直接查表
    


  11. 

  12.     printf("crc = %#x\n", crc);
    

  13.     if(crc == 0x04)
    

  14.     {
    

  15.         printf("ok.\n");
    

  16.     }
    

  17.     else
    

  18.     {
    

  19.       printf("fail.\n");
    

  20.     } 
    

  21.     return 0;
    

  22. }
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:28 | 显示全部楼层
两种C语言实现方法比较

905265e8e965563515.png
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:28 | 显示全部楼层
移植第三方库 —— LibCRC
CRC的计算确实是一个非常头疼的事情，所以国外有大神开源了一个库专门用于CRC计算 —— LibCRC。

Libcrc是一个C语言实现的多平台MIT许可CRC库，其官网链接为：www.libcrc.org，其Github仓库为：LibCRC。

有兴趣的读者可以移植分享一下~
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:29 | 显示全部楼层
使用硬件CRC校验电路
在STM32L4上有一个专门的CRC校验外设，可以直接使用STM32CubeMX激活CRC校验，然后使用HAL调用进行校验，后续在使用硬件IIC和硬件CRC驱动SHT30这篇**中会有介绍，敬请期待~
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 楼主| functions 发表于 2020-4-9 11:30 | 显示全部楼层
**作者:  Mculover666
**链接:  http://www.mculover666.cn/posts/1935373145/
版权声明:  本博客所有**除特別声明外，均采用 CC BY 4.0 许可协议。转载请注明来源 Mculover666 !
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labasi 发表于 2020-5-7 13:54 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享
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paotangsan 发表于 2020-5-7 13:55 | 显示全部楼层
为什么会有这么多种类的算法呢
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renzheshengui 发表于 2020-5-7 13:55 | 显示全部楼层
感觉就像是破译密码
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wakayi 发表于 2020-5-7 13:56 | 显示全部楼层
有没有一种说法就是哪种算法更好呢 或者说更适用于什么环境
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wowu 发表于 2020-5-7 13:56 | 显示全部楼层
解释的条理清晰
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hotpower 发表于 2020-5-23 10:58 来自手机 | 显示全部楼层
www.hotcrc.com 它可以自动生成任意CRC表格或算法
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