C#和C实现通过CRC-16 (Modbus)获取CRC值并校验数据(代码)

文章首发于浩瀚先森博客

CRC的全称为Cyclic Redundancy Check，中文名称为循环冗余校验。它是一类重要的线性分组码，编码和解码方法简单，检错和纠错能力强，在通信领域广泛地用于实现差错控制。实际上，除 数据通信外，CRC在其它很多领域也是大有用武之地的。例如我们读软盘上的文件，以及解压一个ZIP文件时，偶尔会碰到“Bad CRC”错误，由此它在数据存储方面的应用可略见一斑。

差错控制理论是在代数理论基础上建立起来的。这里我们着眼于介绍CRC的算法与实现，对原理只能捎带说明一下。若需要进一步了解线性码、分组码、循环码、纠错编码等方面的原理，可以阅读有关资料。

利用CRC进行检错的过程可简单描述为：在发送端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的r位监督 码(CRC码)，附在原始信息后边，构成一个新的二进制码序列数共k+r位，然后发送出去。在接收端，根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以 确定传送中是否出错。这个规则，在差错控制理论中称为“生成多项式”。

下面提供C#实现的代码:

#region 计算CRC校验码
/// <summary>
/// 计算CRC校验码，并转换为十六进制字符串
/// Cyclic Redundancy Check 循环冗余校验码
/// 是数据通信领域中最常用的一种差错校验码
/// 特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
/// <returns></returns>
public static string get_CRC16_C(byte[] data)
{
    byte num = 0xff;
    byte num2 = 0xff;

    byte num3 = 1;
    byte num4 = 160;
    byte[] buffer = data;

    for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
    {
        //位异或运算
        num = (byte)(num ^ buffer[i]);

        for (int j = 0; j <= 7; j++)
        {
            byte num5 = num2;
            byte num6 = num;

            //位右移运算
            num2 = (byte)(num2 >> 1);
            num = (byte)(num >> 1);

            //位与运算
            if ((num5 & 1) == 1)
            {
                //位或运算
                num = (byte)(num | 0x80);
            }
            if ((num6 & 1) == 1)
            {
                num2 = (byte)(num2 ^ num4);
                num = (byte)(num ^ num3);
            }
        }
    }
    return byteToHexStr(new byte[] { num, num2 },2);
}
        
#endregion

//获取并校验两数据是否一致
public static bool checkCRC(byte[] srcData, byte[] desData)
{
    string crc = get_CRC16_C(srcData);
    if (crc == byteToHexStr(desData,desData.Length))
        return true;
    else
        return false;
}

/// <summary>
/// 字节数组转16进制字符串
/// </summary>
/// <param name="bytes"></param>
/// <returns></returns>
public static string byteToHexStr(byte[] bytes, int size)
{
    string returnStr = "";
    if (bytes != null)
    {
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            returnStr += bytes[i].ToString("X2");
        }
    }
    return returnStr;
}

下面提供C实现的代码:

uint16_t CalcCRC(uint8_t *u8Data, uint8_t u8Size)
{
        uint16_t ReturnData;
        uint8_t num = 0xff;
        uint8_t num2 = 0xff;

        uint8_t num3 = 1;
        uint8_t num4 = 160;
        uint8_t buffer[5];
        memcpy(buffer,u8Data,u8Size);

        for (int i = 0; i < u8Size; i++)
        {
            num = (uint8_t)(num ^ buffer[i]);

            for (int j = 0; j <= 7; j++)
            {
                uint8_t num5 = num2;
                uint8_t num6 = num;

                num2 = (uint8_t)(num2 >> 1);
                num = (uint8_t)(num >> 1);

                if ((num5 & 1) == 1)
                {
                    num = (uint8_t)(num | 0x80);
                }
                if ((num6 & 1) == 1)
                {
                    num2 = (uint8_t)(num2 ^ num4);
                    num = (uint8_t)(num ^ num3);
                }
            }
        }
        ReturnData = num;
        ReturnData = ReturnData<<8;
        ReturnData |= num2;
        return ReturnData;

}

ITStatus checkCRC(uint8_t *srcData, uint8_t u8srcSize, uint8_t *desData)
{
    uint16_t returnData = CalcCRC(srcData, u8srcSize);
    
    if(((returnData>>8) == *desData) && ((returnData&0x00ff)==*(desData+1)))
        return SET;
    else
        return RESET;
    
}