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CRC為什么是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯(cuò)校驗(yàn)碼?

GReq_mcu168 ? 來(lái)源:玩轉(zhuǎn)單片機(jī) ? 作者:玩轉(zhuǎn)單片機(jī) ? 2020-07-01 17:10 ? 次閱讀

UART有一個(gè)奇偶校驗(yàn),CAN通信有CRC校驗(yàn)。Modbus、MAVlink、USB等通信協(xié)議也有校驗(yàn)信息

在自定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí),有經(jīng)驗(yàn)的工程師都會(huì)添加一定校驗(yàn)信息。

你平時(shí)通信,或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí),你有用到校驗(yàn)信息嗎?下面就介紹幾種常見(jiàn)的校驗(yàn)算法。

一、校驗(yàn)和

校驗(yàn)和是最基本,也是嵌入式工程師最常用的一種校驗(yàn)算法,其實(shí)現(xiàn)方法很簡(jiǎn)單,簡(jiǎn)單到只有幾行代碼。

實(shí)現(xiàn)的方式方法很多,不同的編程語(yǔ)言,不同的應(yīng)用有所不同,下面以C語(yǔ)言8位校驗(yàn)和為例:

uint8_t CheckSum(uint8_t *Buf, uint8_t Len){uint8_t i = 0;uint8_t sum = 0;uint8_t checksum = 0;

for(i=0; i《Len; i++) { sum += *Buf++; }

checksum = sum & 0xff;

return checksum;}

二、異或校驗(yàn)

【異或校驗(yàn)】與【校驗(yàn)和】類似,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“異或”,最終得到一個(gè)“異或值”。

uint8_t CheckXOR(uint8_t *Buf, uint8_t Len){uint8_t i = 0;uint8_t x = 0;

for(i=0; i《Len; i++) { x = x^(*(Buf+i)); }

return x;}

校驗(yàn)和、異或校驗(yàn)的方式有很多種,比如有的還會(huì)傳入一個(gè)參數(shù)作為異或校驗(yàn)的值。

當(dāng)然,以上代碼僅供學(xué)習(xí)參考,實(shí)際應(yīng)用需結(jié)合項(xiàng)目情況修改代碼。

三、CRC校驗(yàn)

CRC:Cyclic Redundancy Check,即循環(huán)冗余校驗(yàn)。

CRC是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯(cuò)校驗(yàn)碼,其特征是信息字段和校驗(yàn)字段的長(zhǎng)度可以任意選定。循環(huán)冗余檢查(CRC)是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯(cuò)功能,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式計(jì)算,并將得到的結(jié)果附在幀的后面,接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法,以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。(來(lái)自網(wǎng)絡(luò)

CRC校驗(yàn)屬于冗余校驗(yàn)中的一種,大學(xué)學(xué)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的同學(xué)都應(yīng)該學(xué)過(guò)CRC校驗(yàn)(學(xué)習(xí)時(shí)可能沒(méi)幾個(gè)同學(xué)搞明白了)

CRC有多種變體,比如:CRC-1、 CRC-5-USB、 CRC-8、 CRC-16、 CRC-32、 CRC-64等。其中,在嵌入式領(lǐng)域,CRC-16用的比較多。

常見(jiàn)CRC參數(shù)模型:

CRC為什么是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯(cuò)校驗(yàn)碼?

比如一種在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)CRC16的源碼:

uint8_t CRCTAB_H[256] = {/*表省略*/};uint8_t CRCTAB_L[256] = {/*表省略*/};void CRC16(uint8_t *pData, uint8_t Len, uint8_t *CRC_H, uint8_t *CRC_L){uint8_t i;uint8_t index;uint8_t crc_h = 0xFF;uint8_t crc_l = 0xFF;

for(i=0; i《Len; i++) { index = crc_h^*(pData + i); crc_h = crc_l^CRCTAB_H[index]; crc_l = CRCTAB_L[index]; }

*CRC_H = crc_h; *CRC_L = crc_l;}

CRC校驗(yàn)不同場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)方式不同,網(wǎng)上也有很多公開的庫(kù)和源碼,比如:

LibCRC – C語(yǔ)言中的開源CRC庫(kù):

網(wǎng)上還有在線計(jì)算CRC校驗(yàn)值以及代碼生成工具,感興趣的讀者可以自行了解。

四、MD5算法

MD5:Message-Digest Algorithm 5,即“信息-摘要算法。

從名字來(lái)看就知道它是從MD3、MD4發(fā)展而來(lái)的一種加密算法,其主要通過(guò)采集文件的信息摘要,以此進(jìn)行計(jì)算并加密。

通過(guò)MD5算法進(jìn)行加密,文件就可以獲得一個(gè)唯一的MD5值,這個(gè)值是獨(dú)一無(wú)二的,就像我們的指紋一樣,因此我們就可以通過(guò)文件的MD5值來(lái)確定文件是否正確,密碼進(jìn)行加密后也會(huì)生成MD5值,論壇就是通過(guò)MD5值來(lái)驗(yàn)證用戶的密碼是否正確的。

CRC為什么是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯(cuò)校驗(yàn)碼?

MD5是輸入不定長(zhǎng)度信息,輸出固定長(zhǎng)度128-bits的算法。經(jīng)過(guò)程序流程,生成四個(gè)32位數(shù)據(jù),最后聯(lián)合起來(lái)成為一個(gè)128-bits散列。基本方式為,求余、取余、調(diào)整長(zhǎng)度、與鏈接變量進(jìn)行循環(huán)運(yùn)算。得出結(jié)果。

MD5的源碼在網(wǎng)上都能找到現(xiàn)成的,而且有不同編程語(yǔ)言(C、 C++、 JAVA)版本。

五、其他算法

隨著變成技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá),校驗(yàn)算法也越來(lái)越多,有通用的算法,也有特殊領(lǐng)域特定的算法。

比如我之前做過(guò)密碼相關(guān)的開發(fā),使用了由密碼管理局發(fā)布的SM3密碼雜湊算法。

還有從MD4算法改進(jìn)而來(lái)的SHA-1算法(Secure Hash Algorithm 1即安全散列算法1)。
責(zé)任編輯:pj

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