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一文講透CRC校驗(yàn)碼-附贈(zèng)C語(yǔ)言實(shí)例

作者： 土豆居士
開(kāi)發(fā) 后端
數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種差錯(cuò)校驗(yàn)碼，其信息字段和校驗(yàn)字段長(zhǎng)度可以任意指定，但要求通信雙方定義的CRC標(biāo)準(zhǔn)一致。主要用來(lái)檢測(cè)或校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

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一口君最近工作用到CRC校驗(yàn)，順便整理本篇文章和大家一起研究。

一、CRC概念

1. 什么是CRC?

CRC(Cyclic Redundancy Checksum)是一種糾錯(cuò)技術(shù)，代表循環(huán)冗余校驗(yàn)和。

數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種差錯(cuò)校驗(yàn)碼，其信息字段和校驗(yàn)字段長(zhǎng)度可以任意指定，但要求通信雙方定義的CRC標(biāo)準(zhǔn)一致。主要用來(lái)檢測(cè)或校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。它的使用方式可以說(shuō)明如下圖所示：

在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，無(wú)論傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)再怎么完美，差錯(cuò)總會(huì)存在，這種差錯(cuò)可能會(huì)導(dǎo)致在鏈路上傳輸?shù)囊粋€(gè)或者多個(gè)幀被破壞(出現(xiàn)比特差錯(cuò)，0變?yōu)?，或者1變?yōu)?)，從而接受方接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

為盡量提高接受方收到數(shù)據(jù)的正確率，在接收方接收數(shù)據(jù)之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，當(dāng)且僅當(dāng)檢測(cè)的結(jié)果為正確時(shí)接收方才真正收下數(shù)據(jù)。檢測(cè)的方式有多種，常見(jiàn)的有奇偶校驗(yàn)、因特網(wǎng)校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)等。

2. 使用方法概述

循環(huán)冗余校驗(yàn)是一種用于校驗(yàn)通信鏈路上數(shù)字傳輸準(zhǔn)確性的計(jì)算方法(通過(guò)某種數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)建立數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位的約定關(guān)系的 )。

發(fā)送方計(jì)算機(jī)使用某公式計(jì)算出被傳送數(shù)據(jù)所含信息的一個(gè)值，并將此值 附在被傳送數(shù)據(jù)后，接收方計(jì)算機(jī)則對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行 相同的計(jì)算，應(yīng)該得到相同的結(jié)果。

如果這兩個(gè) CRC結(jié)果不一致，則說(shuō)明發(fā)送中出現(xiàn)了差錯(cuò)，接收方計(jì)算機(jī)可要求發(fā)送方計(jì)算機(jī)重新發(fā)送該數(shù)據(jù)。

3. 應(yīng)用廣泛

在諸多檢錯(cuò)手段中，CRC是最著名的一種。CRC的全稱(chēng)是循環(huán)冗余校驗(yàn)，其特點(diǎn)是:檢錯(cuò)能力強(qiáng)，開(kāi)銷(xiāo)小，易于用編碼器及檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)。從其檢錯(cuò)能力來(lái)看，它所不能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤的幾率僅為0.0047%以下。

從性能上和開(kāi)銷(xiāo)上考慮，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于奇偶校驗(yàn)及算術(shù)和校驗(yàn)等方式。

因而，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域，CRC無(wú)處不在：著名的通訊協(xié)議X.25的FCS(幀檢錯(cuò)序列)采用的是CRC-CCITT，WinRAR、NERO、ARJ、LHA等壓縮工具軟件采用的是CRC32，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)采用了CRC16，通用的圖像存儲(chǔ)格式GIF、TIFF等也都用CRC作為檢錯(cuò)手段。

二、CRC名稱(chēng)的定義

這里需要知道幾個(gè)組成部分或者說(shuō)計(jì)算概念：多項(xiàng)式公式、多項(xiàng)式簡(jiǎn)記式、數(shù)據(jù)寬度、初始值、結(jié)果異或值、輸入值反轉(zhuǎn)、輸出值反轉(zhuǎn)、參數(shù)模型。

1、多項(xiàng)式公式

對(duì)于CRC標(biāo)準(zhǔn)除數(shù)，一般使用多項(xiàng)式(或二項(xiàng)式)公式表示，如下圖中除數(shù)11011(poly值為0x1c)的二項(xiàng)式為G(X)=X4+X3+X+1，X的指數(shù)就代表了該bit位上的數(shù)據(jù)為1,(最低位為0)。

這里特別注意一下位數(shù)問(wèn)題，除數(shù)的位數(shù)為二項(xiàng)式最高次冪+1(4+1=5)，這個(gè)很重要。

2、多項(xiàng)式簡(jiǎn)記式

通過(guò)對(duì)CRC的基本了解我們知道，多項(xiàng)式的首尾必定為1，而這個(gè)1的位置在下一步計(jì)算一定為0，所以就把前面這個(gè)1給省略掉了，出現(xiàn)了一個(gè)叫簡(jiǎn)記式的東西，如上例中除數(shù)11011的簡(jiǎn)記式為1011，很多看過(guò)CRC高級(jí)語(yǔ)言源碼的人會(huì)知道，對(duì)于CRC_16標(biāo)準(zhǔn)下G(X)=X16+X15+X2+1(16#18005)的poly值實(shí)際上是8005，這里使用的就是簡(jiǎn)記式。后面會(huì)對(duì)這個(gè)用法做一個(gè)說(shuō)明。

3、數(shù)據(jù)寬度

數(shù)據(jù)寬度指的就是CRC校驗(yàn)碼的長(zhǎng)度(二進(jìn)制位數(shù))，知道了CRC的運(yùn)算概念和多項(xiàng)式，就可以理解這個(gè)概念了，CRC長(zhǎng)度始終要比除數(shù)位數(shù)少1，與簡(jiǎn)記式長(zhǎng)度是一致的。

以上三個(gè)數(shù)據(jù)就是我們經(jīng)常能夠用到的基本數(shù)據(jù)

4、初始值與結(jié)果異或值

在一些標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了初始值，則數(shù)據(jù)在進(jìn)行上述二項(xiàng)式運(yùn)算之前，需要先將要計(jì)算的數(shù)據(jù)與初始值的最低字節(jié)進(jìn)行異或，然后再與多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算。

而在結(jié)果異或值不為零的情況下，則需要將計(jì)算得到的CRC結(jié)果值再與結(jié)果異或值進(jìn)行一次異或計(jì)算，得到的最終值才是我們需要的CRC校驗(yàn)碼。

這里可以看出，初始值與結(jié)果值的位數(shù)要求與數(shù)據(jù)寬度一致。

5、輸入值反轉(zhuǎn)與輸出值反轉(zhuǎn)

輸入值反轉(zhuǎn)的意思是在計(jì)算之前先將二項(xiàng)式反轉(zhuǎn)，然后再用得到的新值和數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。如對(duì)于G(X)=X16+X15+X2+1(16#18005)，其正向值為1 1000 0000 0000 0101，反轉(zhuǎn)值則為1010 0000 0000 0001 1

輸出值反轉(zhuǎn)則是將最終得到的CRC結(jié)果反轉(zhuǎn)。

通常，輸入值反轉(zhuǎn)后的結(jié)果值也會(huì)是反轉(zhuǎn)的，所以這兩個(gè)選項(xiàng)一般是同向的，我們只有在在線(xiàn)CRC計(jì)算器中會(huì)看到自由選擇正反轉(zhuǎn)的情況存在。

三、常見(jiàn)的CRC算法

雖然CRC可以任意定義二項(xiàng)式、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等，但沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)，就會(huì)讓整個(gè)計(jì)算變得非常的麻煩。但實(shí)際上，不同的廠(chǎng)家經(jīng)常采用不同的標(biāo)準(zhǔn)算法，這里列出了一些國(guó)際常用的模型表：

名稱(chēng) 多項(xiàng)式 表示法 應(yīng)用舉例
CRC-8 X8+X2+X+1 0X107  
CRC-12 X12+X11+X3+X2+X+1 0X180F telecom systems
CRC-16 X16+X15+X2+1 0X18005 Bisync, Modbus, USB, ANSI X3.28, SIA DC-07, many others; also known as CRC-16 and CRC-16-ANSI
CRC-CCITT X16+X12+X5+1 0X11021 ISO HDLC, ITU X.25, V.34/V.41/V.42, PPP-FCS
CRC-32 X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1 0x104C11DB7 ZIP, RAR, IEEE 802 LAN/FDDI, IEEE 1394, PPP-FCS
CRC-32C X32+X28+X27+X26+X25+X23+X22+X20+X19+X18+X14+X13+X11+X10+X9+X8+X6+1 0x11EDC6F41 iSCSI, SCTP, G.hn payload, SSE4.2, Btrfs, ext4, Ceph

四、CRC校驗(yàn)算法前置知識(shí)

在學(xué)習(xí)CRC校驗(yàn)算法之前，先復(fù)習(xí)一下CRC會(huì)涉及的主要幾個(gè)主要的算法。

1. 異或

異或，就是不同為1，相同為0，運(yùn)算符號(hào)是^。

  1. 0^0 = 0 
  2. 0^1 = 1 
  3. 1^1 = 0 
  4. 1^0 = 1 

異或運(yùn)算存在如下幾個(gè)規(guī)律，需要了解。

  1. 0^x = x 即0 異或任何數(shù)等于任何數(shù) 
  2. 1^x = ~x 即1異或任何數(shù)等于任何數(shù)取反 
  3. x^x = 0 即任何數(shù)與自己異或，結(jié)果為0 
  4. a ^ b = b ^ a 交換律 
  5. a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^c 結(jié)合律 

2. 模2加法

模2加法相對(duì)于普通的算術(shù)加法，主要的區(qū)別在模2加法，不做進(jìn)位處理。具體結(jié)果如下。0+0 = 0 0+1 = 1 1+1 = 0 1+0 = 1 我們發(fā)現(xiàn)模2加法的計(jì)算結(jié)果，同異或運(yùn)算結(jié)果一模一樣。進(jìn)一步推演，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，異或運(yùn)算的5個(gè)規(guī)律，同樣適合于模2加法。這里，就不在一一列舉了。

3. 模2減法

模2減法相對(duì)于普通的算術(shù)減法，主要的區(qū)別在模2減法，不做借位處理。具體結(jié)果如下。0-0 = 0 0-1 = 1 1-1 = 0 1-0 = 1 我們發(fā)現(xiàn)模2減法的計(jì)算結(jié)果，同模2加法，以及異或的運(yùn)算結(jié)果一模一樣。進(jìn)一步推演，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，異或運(yùn)算的5個(gè)規(guī)律，同樣適合于模2減法。這里，就不在一一列舉了。

4. 模2除法

模2除法相對(duì)于普通的算術(shù)除法，主要的區(qū)別在模2除法，它既不向上位借位，也不比較除數(shù)和被除數(shù)的相同位數(shù)值的大小，只要以相同位數(shù)進(jìn)行相除即可。

五、CRC原理

CRC原理：在K位信息碼(目標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù))后再拼接R位校驗(yàn)碼，使整個(gè)編碼長(zhǎng)度為N位，因此這種編碼也叫(N,K)碼。

通俗的說(shuō)，就是在需要發(fā)送的信息后面附加一個(gè)數(shù)(即校驗(yàn)碼)，生成一個(gè)新的發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端。這個(gè)數(shù)據(jù)要求能夠使生成的新數(shù)據(jù)被一個(gè)特定的數(shù)整除。這里的整除需要引入模 2除法的概念。

那么，CRC校驗(yàn)的具體做法就是

(1)選定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)除數(shù)(K位二進(jìn)制數(shù)據(jù)串)

(2)在要發(fā)送的數(shù)據(jù)(m位)后面加上K-1位0，然后將這個(gè)新數(shù)(M+K-1位)以模2除法的方式除以上面這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)除數(shù)，所得到的余數(shù)也就是該數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)碼(注：余數(shù)必須比除數(shù)少且只少一位，不夠就補(bǔ)0)

(3)將這個(gè)校驗(yàn)碼附在原m位數(shù)據(jù)后面，構(gòu)成新的M+K-1位數(shù)據(jù)，發(fā)送給接收端。

(4)接收端將接收到的數(shù)據(jù)除以標(biāo)準(zhǔn)除數(shù)，如果余數(shù)為0則認(rèn)為數(shù)據(jù)正確。

注意：CRC校驗(yàn)中有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

一是要預(yù)先確定一個(gè)發(fā)送端和接收端都用來(lái)作為除數(shù)的二進(jìn)制比特串(或多項(xiàng)式);

二是把原始幀與上面選定的除進(jìn)行二進(jìn)制除法運(yùn)算，計(jì)算出FCS。

前者可以隨機(jī)選擇，也可按國(guó)際上通行的標(biāo)準(zhǔn)選擇，但最高位和最低位必須均為“1”

六、循環(huán)冗余的計(jì)算

實(shí)例：

由于CRC-32、CRC-16、CCITT和CRC-4的編碼過(guò)程基本一致，只有位數(shù)和生成多項(xiàng)式不一樣，下面就舉例，來(lái)說(shuō)明CRC校驗(yàn)碼生成過(guò)程。

對(duì)于數(shù)據(jù)1110 0101(16#E5)，以指定除數(shù)11011求它的CRC校驗(yàn)碼，其過(guò)程如下：

使用上面計(jì)算的校驗(yàn)和和消息數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建要傳輸?shù)拇a字。

有時(shí)候，我們需要填充checksum到制定的位置，這就涉及到字節(jié)序問(wèn)題，建議用memcpy()進(jìn)行拷貝。

七、代碼實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)算法參考網(wǎng)絡(luò)相關(guān)代碼，進(jìn)行整理并驗(yàn)證，可直接使用。crc.c

  1. /*   
  2.  *一口Linux 
  3.  *2021.6.21 
  4.  *version: 1.0.0 
  5. */ 
  6. #include "crc.h" 
  7. #include <stdio.h> 
  8.  
  9. typedef enum { 
  10.  REF_4BIT = 4, 
  11.  REF_5BIT = 5, 
  12.  REF_6BIT = 6, 
  13.  REF_7BIT = 7, 
  14.  REF_8BIT = 8, 
  15.  REF_16BIT = 16, 
  16.  REF_32BIT = 32 
  17. }REFLECTED_MODE; 
  18.  
  19. uint32_t ReflectedData(uint32_t data, REFLECTED_MODE mode) 
  20. { 
  21.  data = ((data & 0xffff0000) >> 16) | ((data & 0x0000ffff) << 16); 
  22.  data = ((data & 0xff00ff00) >> 8) | ((data & 0x00ff00ff) << 8); 
  23.  data = ((data & 0xf0f0f0f0) >> 4) | ((data & 0x0f0f0f0f) << 4); 
  24.  data = ((data & 0xcccccccc) >> 2) | ((data & 0x33333333) << 2); 
  25.  data = ((data & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((data & 0x55555555) << 1); 
  26.  
  27.  switch (mode) 
  28.  { 
  29.  case REF_32BIT: 
  30.   return data; 
  31.  case REF_16BIT: 
  32.   return (data >> 16) & 0xffff; 
  33.  case REF_8BIT: 
  34.   return (data >> 24) & 0xff; 
  35.  case REF_7BIT: 
  36.   return (data >> 25) & 0x7f; 
  37.  case REF_6BIT: 
  38.   return (data >> 26) & 0x7f; 
  39.  case REF_5BIT: 
  40.   return (data >> 27) & 0x1f; 
  41.  case REF_4BIT: 
  42.   return (data >> 28) & 0x0f; 
  43.  } 
  44.  return 0; 
  45. } 
  46.  
  47. uint8_t CheckCrc4(uint8_t poly, uint8_t init, bool refIn, bool refOut, uint8_t xorOut, 
  48.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  49. { 
  50.  uint8_t i; 
  51.  uint8_t crc; 
  52.  
  53.  if (refIn == true) 
  54.  { 
  55.   crc = init; 
  56.   poly = ReflectedData(poly, REF_4BIT); 
  57.  
  58.   while (length--) 
  59.   { 
  60.    crc ^= *buffer++; 
  61.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  62.    { 
  63.     if (crc & 0x01) 
  64.     { 
  65.      crc >>= 1; 
  66.      crc ^= poly; 
  67.     } 
  68.     else 
  69.     { 
  70.      crc >>= 1; 
  71.     } 
  72.    } 
  73.   } 
  74.  
  75.   return crc ^ xorOut; 
  76.  } 
  77.  else 
  78.  { 
  79.   crc = init << 4; 
  80.   poly <<= 4; 
  81.  
  82.   while (length--) 
  83.   { 
  84.    crc ^= *buffer++; 
  85.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  86.    { 
  87.     if (crc & 0x80) 
  88.     { 
  89.      crc <<= 1; 
  90.      crc ^= poly; 
  91.     } 
  92.     else 
  93.     { 
  94.      crc <<= 1; 
  95.     } 
  96.    } 
  97.   } 
  98.  
  99.   return (crc >> 4) ^ xorOut; 
  100.  } 
  101. } 
  102.  
  103. uint8_t CheckCrc5(uint8_t poly, uint8_t init, bool refIn, bool refOut, uint8_t xorOut, 
  104.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  105. { 
  106.  uint8_t i; 
  107.  uint8_t crc; 
  108.  
  109.  if (refIn == true) 
  110.  { 
  111.   crc = init; 
  112.   poly = ReflectedData(poly, REF_5BIT); 
  113.  
  114.   while (length--) 
  115.   { 
  116.    crc ^= *buffer++; 
  117.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  118.    { 
  119.     if (crc & 0x01) 
  120.     { 
  121.      crc >>= 1; 
  122.      crc ^= poly; 
  123.     } 
  124.     else 
  125.     { 
  126.      crc >>= 1; 
  127.     } 
  128.    } 
  129.   } 
  130.  
  131.   return crc ^ xorOut; 
  132.  } 
  133.  else 
  134.  { 
  135.   crc = init << 3; 
  136.   poly <<= 3; 
  137.  
  138.   while (length--) 
  139.   { 
  140.    crc ^= *buffer++; 
  141.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  142.    { 
  143.     if (crc & 0x80) 
  144.     { 
  145.      crc <<= 1; 
  146.      crc ^= poly; 
  147.     } 
  148.     else 
  149.     { 
  150.      crc <<= 1; 
  151.     } 
  152.    } 
  153.   } 
  154.  
  155.   return (crc >> 3) ^ xorOut; 
  156.  } 
  157. } 
  158.  
  159. uint8_t CheckCrc6(uint8_t poly, uint8_t init, bool refIn, bool refOut, uint8_t xorOut, 
  160.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  161. { 
  162.  uint8_t i; 
  163.  uint8_t crc; 
  164.  
  165.  if (refIn == true) 
  166.  { 
  167.   crc = init; 
  168.   poly = ReflectedData(poly, REF_6BIT); 
  169.  
  170.   while (length--) 
  171.   { 
  172.    crc ^= *buffer++; 
  173.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  174.    { 
  175.     if (crc & 0x01) 
  176.     { 
  177.      crc >>= 1; 
  178.      crc ^= poly; 
  179.     } 
  180.     else 
  181.     { 
  182.      crc >>= 1; 
  183.     } 
  184.    } 
  185.   } 
  186.  
  187.   return crc ^ xorOut; 
  188.  } 
  189.  else 
  190.  { 
  191.   crc = init << 2; 
  192.   poly <<= 2; 
  193.  
  194.   while (length--) 
  195.   { 
  196.    crc ^= *buffer++; 
  197.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  198.    { 
  199.     if (crc & 0x80) 
  200.     { 
  201.      crc <<= 1; 
  202.      crc ^= poly; 
  203.     } 
  204.     else 
  205.     { 
  206.      crc <<= 1; 
  207.     } 
  208.    } 
  209.   } 
  210.  
  211.   return (crc >> 2) ^ xorOut; 
  212.  } 
  213. } 
  214.  
  215. uint8_t CheckCrc7(uint8_t poly, uint8_t init, bool refIn, bool refOut, uint8_t xorOut, 
  216.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  217. { 
  218.  uint8_t i; 
  219.  uint8_t crc; 
  220.  
  221.  if (refIn == true) 
  222.  { 
  223.   crc = init; 
  224.   poly = ReflectedData(poly, REF_7BIT); 
  225.  
  226.   while (length--) 
  227.   { 
  228.    crc ^= *buffer++; 
  229.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  230.    { 
  231.     if (crc & 0x01) 
  232.     { 
  233.      crc >>= 1; 
  234.      crc ^= poly; 
  235.     } 
  236.     else 
  237.     { 
  238.      crc >>= 1; 
  239.     } 
  240.    } 
  241.   } 
  242.  
  243.   return crc ^ xorOut; 
  244.  } 
  245.  else 
  246.  { 
  247.   crc = init << 1; 
  248.   poly <<= 1; 
  249.  
  250.   while (length--) 
  251.   { 
  252.    crc ^= *buffer++; 
  253.    for (i = 0; i < 8; i++) 
  254.    { 
  255.     if (crc & 0x80) 
  256.     { 
  257.      crc <<= 1; 
  258.      crc ^= poly; 
  259.     } 
  260.     else 
  261.     { 
  262.      crc <<= 1; 
  263.     } 
  264.    } 
  265.   } 
  266.  
  267.   return (crc >> 1) ^ xorOut; 
  268.  } 
  269. } 
  270.  
  271. uint8_t CheckCrc8(uint8_t poly, uint8_t init, bool refIn, bool refOut, uint8_t xorOut, 
  272.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  273. { 
  274.  uint32_t i = 0; 
  275.  uint8_t crc = init; 
  276.  
  277.  while (length--) 
  278.  { 
  279.   if (refIn == true) 
  280.   { 
  281.    crc ^= ReflectedData(*buffer++, REF_8BIT); 
  282.   } 
  283.   else 
  284.   { 
  285.    crc ^= *buffer++; 
  286.   } 
  287.  
  288.   for (i = 0; i < 8; i++) 
  289.   { 
  290.    if (crc & 0x80) 
  291.    { 
  292.     crc <<= 1; 
  293.     crc ^= poly; 
  294.    } 
  295.    else 
  296.    { 
  297.     crc <<= 1; 
  298.    } 
  299.   } 
  300.  } 
  301.  
  302.  if (refOut == true) 
  303.  { 
  304.   crc = ReflectedData(crc, REF_8BIT); 
  305.  } 
  306.  
  307.  return crc ^ xorOut; 
  308. } 
  309.  
  310. uint16_t CheckCrc16(uint16_t poly, uint16_t init, bool refIn, bool refOut, uint16_t xorOut, 
  311.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  312. { 
  313.  uint32_t i = 0; 
  314.  uint16_t crc = init; 
  315.  
  316.  while (length--) 
  317.  { 
  318.   if (refIn == true) 
  319.   { 
  320.    crc ^= ReflectedData(*buffer++, REF_8BIT) << 8; 
  321.   } 
  322.   else 
  323.   { 
  324.    crc ^= (*buffer++) << 8; 
  325.   } 
  326.  
  327.   for (i = 0; i < 8; i++) 
  328.   { 
  329.    if (crc & 0x8000) 
  330.    { 
  331.     crc <<= 1; 
  332.     crc ^= poly; 
  333.    } 
  334.    else 
  335.    { 
  336.     crc <<= 1; 
  337.    } 
  338.   } 
  339.  } 
  340.  
  341.  if (refOut == true) 
  342.  { 
  343.   crc = ReflectedData(crc, REF_16BIT); 
  344.  } 
  345.  
  346.  return crc ^ xorOut; 
  347. } 
  348.  
  349. uint32_t CheckCrc32(uint32_t poly, uint32_t init, bool refIn, bool refOut, uint32_t xorOut, 
  350.  const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  351. { 
  352.  uint32_t i = 0; 
  353.  uint32_t crc = init; 
  354.  
  355.  while (length--) 
  356.  { 
  357.   if (refIn == true) 
  358.   { 
  359.    crc ^= ReflectedData(*buffer++, REF_8BIT) << 24; 
  360.   } 
  361.   else 
  362.   { 
  363.    crc ^= (*buffer++) << 24; 
  364.   } 
  365.  
  366.   for (i = 0; i < 8; i++) 
  367.   { 
  368.    if (crc & 0x80000000) 
  369.    { 
  370.     crc <<= 1; 
  371.     crc ^= poly; 
  372.    } 
  373.    else 
  374.    { 
  375.     crc <<= 1; 
  376.    } 
  377.   } 
  378.  } 
  379.  
  380.  if (refOut == true) 
  381.  { 
  382.   crc = ReflectedData(crc, REF_32BIT); 
  383.  } 
  384.  
  385.  return crc ^ xorOut; 
  386. } 
  387.  
  388. uint32_t CrcCheck(CRC_Type crcType, const uint8_t *buffer, uint32_t length) 
  389. { 
  390.  switch (crcType.width) 
  391.  { 
  392.  case 4: 
  393.   return CheckCrc4(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  394.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  395.  case 5: 
  396.   return CheckCrc5(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  397.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  398.  case 6: 
  399.   return CheckCrc6(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  400.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  401.  case 7: 
  402.   return CheckCrc7(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  403.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  404.  case 8: 
  405.   return CheckCrc8(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  406.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  407.  case 16: 
  408.   return CheckCrc16(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  409.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  410.  case 32: 
  411.   return CheckCrc32(crcType.poly, crcType.init, crcType.refIn, crcType.refOut, 
  412.    crcType.xorOut, buffer, length); 
  413.  } 
  414.  return 0; 
  415. } 

crc.h

  1. /*   
  2.  *一口Linux 
  3.  *2021.6.21 
  4.  *version: 1.0.0 
  5. */ 
  6. #ifndef __CRC_H__ 
  7. #define __CRC_H__ 
  8.  
  9. #include <stdint.h> 
  10. #include <stdbool.h> 
  11.  
  12. typedef struct { 
  13.  uint8_t width; 
  14.  uint32_t poly; 
  15.  uint32_t init; 
  16.  bool refIn; 
  17.  bool refOut; 
  18.  uint32_t xorOut; 
  19. }CRC_Type; 
  20.  
  21. uint32_t CrcCheck(CRC_Type crcType, const uint8_t *buffer, uint32_t length); 
  22.  
  23. #endif 

main.c

  1. /*   
  2.  *一口Linux 
  3.  *2021.6.21 
  4.  *version: 1.0.0 
  5. */ 
  6. #include <stdio.h> 
  7. #include <stdint.h> 
  8. #include <stdbool.h> 
  9. #include "crc.h" 
  10.  
  11. #define LENGTH 8 
  12. const uint8_t data[3][LENGTH] = { 
  13.  { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08 }, 
  14.  { 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80 }, 
  15.  { 0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f }}; 
  16.  
  17. typedef struct { 
  18.  CRC_Type crcType; 
  19.  uint32_t result[3]; 
  20. }CRC_Test; 
  21.  
  22. CRC_Test crc4_ITU = { { 4, 0x03, 0x00, true, true, 0x00 }, { 0x0f, 0x0a, 0x0e } }; 
  23. CRC_Test crc5_EPC = { { 5, 0x09, 0x09, false, false, 0x00 }, { 0x00, 0x0c, 0x17 } }; 
  24. CRC_Test crc5_ITU = { { 5, 0x15, 0x00, true, true, 0x00 }, { 0x16, 0x0a, 0x17 } }; 
  25. CRC_Test crc5_USB = { { 5, 0x05, 0x1f, true, true, 0x1f }, { 0x10, 0x09, 0x17 } }; 
  26. CRC_Test crc6_ITU = { { 6, 0x03, 0x00, true, true, 0x00 }, { 0x1d, 0x30, 0x00 } }; 
  27. CRC_Test crc7_MMC = { { 7, 0x09, 0x00, false, false, 0x00 }, { 0x57, 0x30, 0x5b } }; 
  28. CRC_Test crc8 = { { 8, 0x07, 0x00, false, false, 0x00 }, { 0x3e, 0xe1, 0x36 } }; 
  29. CRC_Test crc8_ITU = { { 8, 0x07, 0x00, false, false, 0x55 }, { 0x6b, 0xb4, 0x63 } }; 
  30. CRC_Test crc8_ROHC = { { 8, 0x07, 0xff, true, true, 0x00 }, { 0x6b, 0x78, 0x93 } }; 
  31. CRC_Test crc8_MAXIM = { { 8, 0x31, 0x00, true, true, 0x00 }, { 0x83, 0x60, 0xa9 } }; 
  32. CRC_Test crc16_IBM = { { 16, 0x8005, 0x0000, true, true, 0x0000 }, { 0xc4f0, 0x2337, 0xa776 } }; 
  33. CRC_Test crc16_MAXIM = { { 16, 0x8005, 0x0000, true, true, 0xffff }, { 0x3b0f, 0xdcc8, 0x5889 } }; 
  34. CRC_Test crc16_USB = { { 16, 0x8005, 0xffff, true, true, 0xffff }, { 0x304f, 0xd788, 0x53c9 } }; 
  35. CRC_Test crc16_MODBUS = { { 16, 0x8005, 0xffff, true, true, 0x0000 }, { 0xcfb0, 0x2877, 0xac36 } }; 
  36. CRC_Test crc16_CCITT = { { 16, 0x1021, 0x0000, true, true, 0x0000 }, { 0xeea7, 0xfe7c, 0x7919 } }; 
  37. CRC_Test crc16_CCITT_FALSE = { { 16, 0x1021, 0xffff, false, false, 0x0000 }, { 0x4792, 0x13a7, 0xb546 } }; 
  38. CRC_Test crc16_X25 = { { 16, 0x1021, 0xffff, true, true, 0xffff }, { 0x6dd5, 0x7d0f, 0xfa6a } }; 
  39. CRC_Test crc16_XMODEM = { { 16, 0x1021, 0x0000, false, false, 0x0000 }, { 0x76ac, 0x2299, 0x8478 } }; 
  40. CRC_Test crc16_DNP = { { 16, 0x3D65, 0x0000, true, true, 0xffff }, { 0x7bda, 0x0535, 0x08c4 } }; 
  41. CRC_Test crc32 = { { 32, 0x04c11db7, 0xffffffff, true, true, 0xffffffff }, { 0x3fca88c5, 0xe0631a53, 0xa4051a26 } }; 
  42. CRC_Test crc32_MPEG2 = { { 32, 0x4c11db7, 0xffffffff, false, false, 0x00000000 }, { 0x14dbbdd8, 0x6509b4b6, 0xcb09d294 } }; 
  43.  
  44. void CrcTest(CRC_Test crcTest) 
  45. { 
  46.  uint32_t i; 
  47.  for (i = 0; i < 3; i++) 
  48.  { 
  49.   printf("%08x\t%08x\r\n", CrcCheck(crcTest.crcType, data[i], LENGTH), crcTest.result[i]); 
  50.  } 
  51.  printf("\r\n"); 
  52. } 
  53.  
  54. int main(void) 
  55. { 
  56.  CrcTest(crc4_ITU); 
  57.  CrcTest(crc5_EPC); 
  58.  CrcTest(crc5_ITU); 
  59.  CrcTest(crc5_USB); 
  60.  CrcTest(crc6_ITU); 
  61.  CrcTest(crc7_MMC); 
  62.  CrcTest(crc8); 
  63.  CrcTest(crc8_ITU); 
  64.  CrcTest(crc8_ROHC); 
  65.  CrcTest(crc8_MAXIM); 
  66.  CrcTest(crc16_IBM); 
  67.  CrcTest(crc16_MAXIM); 
  68.  CrcTest(crc16_USB); 
  69.  CrcTest(crc16_MODBUS); 
  70.  CrcTest(crc16_CCITT); 
  71.  CrcTest(crc16_CCITT_FALSE); 
  72.  CrcTest(crc16_X25); 
  73.  CrcTest(crc16_XMODEM); 
  74.  CrcTest(crc16_DNP); 
  75.  CrcTest(crc32); 
  76.  CrcTest(crc32_MPEG2); 
  77.  
  78.  return 0; 
  79. } 

注意

不同的CRC算法，對(duì)00H或FFH數(shù)據(jù)流的計(jì)算結(jié)果不一樣，部分算法存在校驗(yàn)結(jié)果也為00H或FFH的情況(也就意味著存儲(chǔ)空間處于初始化狀態(tài)時(shí)：全0或全1，CRC校驗(yàn)反而是正確的)，在應(yīng)用中需要注意避免。

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責(zé)任編輯：武曉燕 來(lái)源： 一口Linux
CRC校驗(yàn)碼C語(yǔ)言
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