【CRC】crc16几种标准校验算法及c语言代码

一、CRC16校验码的使用

　　现选择最常用的CRC-16校验，说明它的使用方法。

　　根据Modbus协议，常规485通讯的信息发送形式如下：

　　地址 功能码 数据信息 校验码

　　1byte 1byte nbyte 2byte

　　CRC校验是前面几段数据内容的校验值，为一个16位数据，发送时，低8位在前，高8为最后。

　　例如：信息字段代码为： 1011001，校验字段为：1010。

　　发送方：发出的传输字段为： 1 0 1 1 0 0 1 1 0 10

　　信息字段 校验字段

　　接收方：使用相同的计算方法计算出信息字段的校验码，对比接收到的实际校验码，如果相等及信息正确，不相等则信息错误；或者将接受到的所有信息除多项式，如果能够除尽，则信息正确。

二、CRC16校验码计算方法

　　常用查表法和计算法。计算方法一般都是：

　　（1）、预置1个16位的寄存器值0xFFFF，称此寄存器为CRC寄存器；

　　（2）、把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低

　　8位相异或，把结果放于CRC寄存器，高八位数据不变；

　　（3）、把CRC寄存器的内容右移一位（朝高位）用0填补最高位，并检查右移后的移出位；

　　（4）、如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1，CRC寄存器与一多

　　项式（A001）进行异或；

　　（5）、重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；

　　（6）、重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；

　　（7）、将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低

　　字节进行交换；

　　（8）、最后得到的CRC寄存器内容即为：CRC码。

　　以上计算步骤中的多项式A001是8005按位颠倒后的结果。

　　查表法是将移位异或的计算结果做成了一个表，就是将0~256放入一个长度为16位的寄存器中的低八位，高八位填充0，然后将该寄存器与多项式0XA001按照上述3、4步骤，直到八位全部移出，最后寄存器中的值就是表格中的数据，高八位、低八位分别单独一个表。

三、CRC16常见几个标准的算法

　　CRC16常见的标准有以下几种，被用在各个规范中，其算法原理基本一致，就是在数据的输入和输出有所差异，下边把这些标准的差异列出，并给出C语言的算法实现。

　　CRC16_CCITT：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或

　　CRC16_CCITT_FALSE：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0xFFFF，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或

　　CRC16_XMODEM：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或

　　CRC16_X25：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或

　　CRC16_MODBUS：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或

　　CRC16_IBM：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或

　　CRC16_MAXIM：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或

　　CRC16_USB：多项式x16+x15+x5+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或

多项式产生 x16+x12+x5+1（0x1021）：x16表示第16位为1，x5表示第5位为1
即：(1 << 16)  |  (1 << 12)  |  (1 << 5) | (1) = 0x11021，因CRC16有效位数是16bit，故只取低16位

四、CRC16的算法原理

　　1. 根据CRC16的标准选择初值CRCIn的值。

　　2. 将数据的第一个字节与CRCIn高8位异或。

　　3. 判断最高位，若该位为 0 左移一位，若为 1 左移一位再与多项式Hex码异或。

　　4. 重复3直至8位全部移位计算结束。

　　5. 重复将所有输入数据操作完成以上步骤，所得16位数即16位CRC校验码。

 

五、具体程序

单字节位序翻转

/**
 **************************************************************************************************
 * @Brief    Single byte data inversion        
 * @Param    
 *            @DesBuf: destination buffer
 *            @SrcBuf: source buffer
 * @RetVal    None
 * @Note      (MSB)0101_0101 ---> 1010_1010(LSB)
 **************************************************************************************************
 */
void InvertUint8(unsigned char *DesBuf, unsigned char *SrcBuf)
{
    unsigned char temp = 0;
 
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        if (SrcBuf[0] & (1 << i)) {
            temp |= 1 << (7 - i);
        }
    }
    DesBuf[0] = temp;
}

 

双字节位序翻转

/**
 **************************************************************************************************
 * @Brief    double byte data inversion        
 * @Param    
 *            @DesBuf: destination buffer
 *            @SrcBuf: source buffer
 * @RetVal    None
 * @Note      (MSB)0101_0101_1010_1010 ---> 0101_0101_1010_1010(LSB)
 **************************************************************************************************
 */
void InvertUint16(unsigned short *DesBuf, unsigned short *SrcBuf)  
{
    unsigned short temp = 0;
 
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        if (SrcBuf[0] & (1 << i)) {
            temp |= 1 << (15 - i);
        }
    }
    DesBuf[0] = temp;
}

 

1、CCITT

unsigned short CRC16_CCITT(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0x0000;
    unsigned short wCPoly = 0x1021;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    return (wCRCin);
}

 

2、CCITT_FALSE

unsigned short CRC16_CCITT_FALSE(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{  
    unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
    unsigned short wCPoly = 0x1021;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    return (wCRCin);
}

 

3、 XMODEM 

unsigned short CRC16_XMODEM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0x0000;
    unsigned short wCPoly = 0x1021;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    return (wCRCin);
}

 

4、X25

unsigned short CRC16_X25(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
    unsigned short wCPoly = 0x1021;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0;i < 8;i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    return (wCRCin^0xFFFF);
}

 

4、MODBUS

unsigned short CRC16_MODBUS(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
    unsigned short wCPoly = 0x8005;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++ {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    return (wCRCin);
}

 

5、 IBM

unsigned short CRC16_IBM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0x0000;
    unsigned short wCPoly = 0x8005;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
    return (wCRCin);
}

 

6、 MAXIM

unsigned short CRC16_MAXIM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0x0000;
    unsigned short wCPoly = 0x8005;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8);
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    return (wCRCin^0xFFFF);
}

 

7、USB

unsigned short CRC16_USB(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
    unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
    unsigned short wCPoly = 0x8005;
    unsigned char wChar = 0;
 
    while (usDataLen--) {
        wChar = *(puchMsg++);
        InvertUint8(&wChar, &wChar);
        wCRCin ^= (wChar << 8); 
 
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            if (wCRCin & 0x8000) {
                wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
            } else {
                wCRCin = wCRCin << 1;
            }
        }
    }
    InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    return (wCRCin^0xFFFF);
}

 

【FROM】https://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171204593027.html?v=pc

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