VB下的CRC校驗(yàn)程序
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)中,利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的工業(yè)控制應(yīng)用得也越來越廣泛。由于傳輸距離、現(xiàn)場狀況等諸多可能出現(xiàn)的因素影響,計(jì)算機(jī)與受控設(shè)備之間的通訊數(shù)據(jù)常會(huì)發(fā)生無法預(yù)測的錯(cuò)誤。為了防止錯(cuò)誤所帶來的影響,一般在通訊時(shí)采取數(shù)據(jù)校驗(yàn)的辦法,而循環(huán)冗余碼校驗(yàn)是最常用的校驗(yàn)方法之一。在實(shí)際使用的各種現(xiàn)場總線協(xié)議中,數(shù)據(jù)幀的校驗(yàn)一般都采用這種檢驗(yàn)方式。
一、 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)原理
循環(huán)冗余碼校驗(yàn)英文名稱為Cyclical Redundancy Check,簡稱CRC。它是利用除法及余數(shù)的原理來作錯(cuò)誤偵測(Error Detecting)的。他將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列當(dāng)作一個(gè)多項(xiàng)式f(x)的系數(shù),發(fā)送時(shí)用雙方預(yù)先約定的生成多項(xiàng)式G(x)去除,求得一個(gè)余數(shù)多項(xiàng)式,將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式之后發(fā)送到接收端,接收端同樣用G(x)去除接收到的數(shù)據(jù),進(jìn)行計(jì)算,然后把計(jì)算結(jié)果和實(shí)際接收到的余數(shù)多項(xiàng)式數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,相同的話表示傳輸正確。CRC校驗(yàn)檢錯(cuò)能力強(qiáng),容易實(shí)現(xiàn),是目前應(yīng)用最廣的檢錯(cuò)碼編碼方式之一。 在國際標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)生成多項(xiàng)式G(x)的不同,CRC又可分為以下幾種標(biāo)準(zhǔn): ?、貱RC-12碼: G(x)=X12+X11+X3+X2+X+1 ②CRC-16碼: G(x)=X16+X15+X2+1 ?、跜RC-CCITT碼: G(x)=X16+X12+X5+1 ?、蹸RC-32碼: G(x)=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X1+X+1 CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT碼則用是來傳送8-bit字符,其中CRC-16為美國采用,而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼大都被采用在一種稱為Point-to-Point的同步傳輸中。下面以最常用的CRC-16為例來說明其生成過程。 CRC-16碼由兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成,在開始時(shí)CRC寄存器的每一位都預(yù)置為1,然后把CRC寄存器與8-bit的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或,之后對CRC寄存器從高到低進(jìn)行移位,在最高位(MSB)的位置補(bǔ)零,而最低位(LSB,移位后已經(jīng)被移出CRC寄存器)如果為1,則把寄存器與預(yù)定義的多項(xiàng)式碼進(jìn)行異或,否則如果LSB為零,則無需進(jìn)行異或。重復(fù)上述的由高至低的移位8次,第一個(gè)8-bit數(shù)據(jù)處理完畢,用此時(shí)CRC寄存器的值與下一個(gè)8-bit數(shù)據(jù)異或并進(jìn)行如前一個(gè)數(shù)據(jù)似的8次移位。所有的字符處理完成后CRC寄存器內(nèi)的值即為最終的CRC值。 下面為CRC的計(jì)算過程: 1.設(shè)置CRC寄存器,并給其賦值FFFF(hex)。 2.將數(shù)據(jù)的第一個(gè)8-bit字符與16位CRC寄存器的低8位進(jìn)行異或,并把結(jié)果存入CRC寄存器。 3.CRC寄存器向右移一位,MSB補(bǔ)零,移出并檢查LSB。 4.如果LSB為0,重復(fù)第三步;若LSB為1,CRC寄存器與多項(xiàng)式碼相異或。 5.重復(fù)第3與第4步直到8次移位全部完成。此時(shí)一個(gè)8-bit數(shù)據(jù)處理完畢。 6.重復(fù)第2至第5步直到所有數(shù)據(jù)全部處理完成。 7.最終CRC寄存器的內(nèi)容即為CRC值。
二、 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)程序的編寫
明白了CRC校驗(yàn)碼的產(chǎn)生過程,編寫起程序來就非常容易了。由于Visual Basic的廣泛普及以及其在數(shù)據(jù)通訊中的重要地位,下面就以VB語言來編寫CRC的生成程序,其它語言只需稍做修改即可。 編寫CRC校驗(yàn)程序有兩種辦法:一種為計(jì)算法,一種為查表法。通常使用查表法,尤其在VB程序中,可以大大降低CPU的運(yùn)算時(shí)間。下面對兩種方法分別討論。
1.計(jì)算法 計(jì)算法就是依據(jù)CRC校驗(yàn)碼的產(chǎn)生原理來設(shè)計(jì)程序。其優(yōu)點(diǎn)是模塊代碼少,修改靈活,可移植性好。其缺點(diǎn)為計(jì)算量大。為了便于理解,這里假定了三位數(shù)據(jù),而多項(xiàng)式碼為A001(hex)。 在窗體上放置一命令按鈕Command1,并添加如下代碼:
Private Sub Command1_Click() Dim CRC() As Byte Dim d() As Byte ‘待傳輸數(shù)據(jù) ReDim d(2) As Byte d(0) = 123 d(1) = 112 d(2) = 135 CRC = CRC16(d) ‘調(diào)用CRC16計(jì)算函數(shù) ‘CRC(0)為高位 ‘CRC(1)為低位 End Sub 注意:在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)CRC的低位可能在前,而高位在后。
Function CRC16(data() As Byte) As String Dim CRC16Lo As Byte, CRC16Hi As Byte ‘CRC寄存器 Dim CL As Byte, CH As Byte ‘多項(xiàng)式碼&HA001 Dim SaveHi As Byte, SaveLo As Byte Dim i As Integer Dim Flag As Integer CRC16Lo = &HFF CRC16Hi = &HFF CL = &H1 CH = &HA0 For i = 0 To UBound(data) CRC16Lo = CRC16Lo Xor data(i) ‘每一個(gè)數(shù)據(jù)與CRC寄存器進(jìn)行異或 For Flag = 0 To 7 SaveHi = CRC16Hi SaveLo = CRC16Lo CRC16Hi = CRC16Hi \ 2 ‘高位右移一位 CRC16Lo = CRC16Lo \ 2 ‘低位右移一位 If ((SaveHi And &H1) = &H1) Then ‘如果高位字節(jié)最后一位為1 CRC16Lo = CRC16Lo Or &H80 ‘則低位字節(jié)右移后前面補(bǔ)1 End If ‘否則自動(dòng)補(bǔ)0 If ((SaveLo And &H1) = &H1) Then ‘如果LSB為1,則與多項(xiàng)式碼進(jìn)行異或 CRC16Hi = CRC16Hi Xor CH CRC16Lo = CRC16Lo Xor CL End If Next Flag Next i Dim ReturnData(1) As Byte ReturnData(0) = CRC16Hi ‘CRC高位 ReturnData(1) = CRC16Lo ‘CRC低位 CRC16 = ReturnData End Function
2.查表法 查表法的優(yōu)缺點(diǎn)與計(jì)算法的正好相反。為了便于比較,這里所有的假定與計(jì)算法的完全相同,都而在窗體上放置一個(gè)Command1的按鈕,其代碼部分與上面的也完全一致。下面只介紹CRC函數(shù)的編寫源代碼。
Private Function CRC16(data() As Byte) As String Dim CRC16Hi As Byte Dim CRC16Lo As Byte CRC16Hi = &HFF CRC16Lo = &HFF Dim i As Integer Dim iIndex As Long For i = 0 To UBound(data) iIndex = CRC16Lo Xor data(i) CRC16Lo = CRC16Hi Xor GetCRCLo(iIndex) ‘低位處理 CRC16Hi = GetCRCHi(iIndex) ‘高位處理 Next i Dim ReturnData(1) As Byte ReturnData(0) = CRC16Hi ‘CRC高位 ReturnData(1) = CRC16Lo ‘CRC低位 CRC16 = ReturnData End Function
‘CRC低位字節(jié)值表 Function GetCRCLo(Ind As Long) As Byte GetCRCLo = Choose(Ind + 1, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, _ &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H1, &HC0, &H80, &H41, &H0, &HC1, &H81, &H40) End Function
‘CRC高位字節(jié)值表 Function GetCRCHi(Ind As Long) As Byte GetCRCHi = Choose(Ind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nd Function
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