循环冗余校验(CRC)

随着计算机技术的不断发展，在现代工业中，利用微机进行数据通讯的工业控制应用得也越来越广泛。由于传输距离、现场状况等诸多可能出现的因素影响，计算机与受控设备之间的通讯数据常会发生无法预测的错误。为了防止错误所带来的影响，一般在通讯时采取数据校验的办法，而循环冗余码校验是最常用的校验方法之一。 

一、循环冗余码校验原理 

　　循环冗余码校验英文名称为Cyclical Redundancy Check，简称CRC。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测（Error Detecting）的。实际应用时，发送装置计算出CRC值并随数据一同发送给接收装置，接收装置对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两个CRC值不同，则说明数据通讯出现错误。 

根据应用环境与习惯的不同，CRC又可分为以下几种标准： 

　　①CRC-12码； 

　　②CRC-16码； 

　　③CRC-CCITT码； 

　　④CRC-32码。 

　　CRC-12码通常用来传送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT码则用是来传送8-bit字符，其中CRC-16为美国采用，而CRC-CCITT为欧洲国家所采用。CRC-32码大都被采用在一种称为Point-to-Point的同步传输中。 

下面以最常用的CRC-16为例来说明其生成过程。 

　　CRC-16码由两个字节构成，在开始时CRC寄存器的每一位都预置为1，然后把CRC寄存器与8-bit的数据进行异或，之后对CRC寄存器从高到低进行移位，在最高位（MSB）的位置补零，而最低位（LSB，移位后已经被移出CRC寄存器）如果为1，则把寄存器与预定义的多项式码进行异或，否则如果 LSB为零，则无需进行异或。重复上述的由高至低的移位8次，第一个8-bit数据处理完毕，用此时CRC寄存器的值与下一个8-bit数据异或并进行如前一个数据似的8次移位。所有的字符处理完成后CRC寄存器内的值即为最终的CRC值。 

　　下面为CRC的计算过程： 

　　1．设置CRC寄存器，并给其赋值FFFF(hex)。 

　　2．将数据的第一个8-bit字符与16位CRC寄存器的低8位进行异或，并把结果存入CRC寄存器。 

　　3．CRC寄存器向右移一位，MSB补零，移出并检查LSB。 

　　4．如果LSB为0，重复第三步；若LSB为1，CRC寄存器与多项式码相异或。 

　　5．重复第3与第4步直到8次移位全部完成。此时一个8-bit数据处理完毕。 

　　6．重复第2至第5步直到所有数据全部处理完成。 

　　7．最终CRC寄存器的内容即为CRC值。 

二、 循环冗余码校验程序的编写 


　　明白了CRC校验码的产生过程，编写起程序来就非常容易了。由于Visual Basic的广泛普及以及其在数据通讯中的重要地位，下面就以VB语言来编写CRC的生成程序，其它语言只需稍做修改即可。 

　　编写CRC校验程序有两种办法：一种为计算法，一种为查表法。下面对两种方法分别讨论。 


　　1．计算法 

　　计算法就是依据CRC校验码的产生原理来设计程序。其优点是模块代码少，修改灵活，可移植性好。其缺点为计算量大。为了便于理解，这里假定了三位数据，而多项式码为A001(hex)。 

　　在窗体上放置一命令按钮Command1，并添加如下代码： 


　　Private Sub Command1_Click() 

　　　Dim CRC() As Byte 

　　　Dim d() As Byte ’待传输数据 

　　　ReDim d(2) As Byte 

　　　d(0) = 123 

　　　d(1) = 112 

　　　d(2) = 135 

　　　CRC = CRC16(d) ’调用CRC16计算函数 

　　　’CRC(0)为高位 

　　　’CRC(1)为低位 

　　End Sub 

　　注意：在数据传输时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　　　　　　　　’多项式码&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) ’每一个数据与CRC寄存器进行异或 

　　　　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 ’如果高位字节最后一位为1 

　　　　　　CRC16Lo = CRC16Lo Or &H80　　　’则低位字节右移后前面补1 

　　　　　End If　　　　　　　　　　　　　 ’否则自动补0 

　　　　　If ((SaveLo And &H1) = &H1) Then ’如果LSB为1，则与多项式码进行异或 

　　　　　　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