CRC 循环冗余校验详解

循环冗余校验（CRC）是一种广泛应用于数据通信和存储设备中检测数据错误的校验技术。它通过在数据中加入冗余信息以实现错误检测，而不是简单地重复发送数据，因而不会显著增加传输或存储的数据量。在了解CRC的工作原理之前，需要明确以下基本概念： 1. 二进制运算：CRC校验过程中主要使用了异或（XOR）运算，这是一种二进制数学运算，其特点是相同为0，不同为1。 2. 寄存器：在CRC校验中，寄存器通常用来存储中间计算结果，例如16位的CRC寄存器。 3. 数据处理：在进行CRC校验时，数据以字节（8位）为单位进行处理，起始位、停止位和奇偶校验位通常不参与CRC的计算。 4. 预置值与固定值：在计算CRC时，寄存器的初始值通常设为“全1”，计算过程中遇到特定条件时会与一个预设的固定值进行异或运算。 5. 字节顺序：发送CRC值时，高8位和低8位应该分开发送，分别对应于16位CRC中的高字节和低字节。 CRC校验的基本步骤包括： 1. 将寄存器初始化为全1。 2. 对于每8位数据，进行一次异或运算并将其右移（LSB方向）一位，然后用0填充最高位（MSB）。 3. 检查移位后的最低位（LSB），如果为1，则将寄存器内容与预置的固定值进行异或运算。 4. 重复上述过程8次，完成一个8位数据的处理。 5. 继续处理下一个8位数据，直至所有数据处理完毕。 6. 最终寄存器中的值就是CRC值。 在计算CRC值时，还可能会使用预计算的CRC表来加速处理，这涉及到将数据通过查表法与预先计算的值进行异或运算，从而加快了计算速度。CRC表中存储了可能用于异或的所有结果，可以大大减少计算量。 值得注意的是，在某些协议或标准中，例如Modbus协议，计算出的CRC值在放入传输信息中之前，其字节顺序会被交换，即高字节放在前面，低字节放在后面，以便接收端能正确地识别并解析CRC值。 CRC的实现通常涉及专门的硬件或者软件函数。在软件实现时，可能会使用类似如下的函数来计算CRC16值： ```c unsigned short CRC16(unsigned char *puchMsg, unsigned short usDataLen) { unsigned char uIndex; unsigned short usCRCHi = 0xFF, usCRCLo = 0xFF; while(usDataLen--) { uIndex = usCRCHi ^ *puchMsg++; usCRCHi = usCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex]; usCRCLo = auchCRCLo[uIndex]; } return (usCRCHi << 8 | usCRCLo); } ``` 在这个例子中，`puchMsg`指向包含二进制数据的缓冲器，`usDataLen`表示缓冲器中的字节数。函数通过计算得到的CRC值以`unsigned short`类型返回。 CRC校验是数据通信和存储领域中一种非常重要的错误检测机制，它通过添加冗余信息并进行复杂的数学运算，来提高数据传输和存储的可靠性。尽管CRC不能检测出所有可能的错误，但在实际应用中其效率和准确性已足够满足大多数场景的需求。