CRC差錯檢驗法在PC 機與8031單片機串行通訊中的應用

作者：時間：2012-02-10 來源：網絡

加入技術交流群
- 掃碼加入
  和技術大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

隨著數據采集系統的功能日益強大，以及微型計算機的普及，在現代工業中，利用微機進行數據通訊的工業控制應用得也越來越廣泛。特別是在大規模高精度數據采集系統中，對數據進行分析和計算將占用很大一部分單片機的資源，可以將采集到的數據通過串行通訊方式傳送給PC機，由PC機來完成數據的處理工作。但是由于傳輸距離、現場狀況等諸多可能出現的因素的影響，計算機與受控設備之間的通訊數據常會發生無法預測的錯誤。為了防止錯誤所帶來的影響，在數據的接收端必須進行差錯校驗。雖然差錯校驗也可以完全由硬件來承擔，但由于單片機和PC都具有很強的軟件編程能力，這就為實施軟件的差錯校驗提供了前提條件，而軟件的差錯校驗有經濟實用并且不增加硬件開銷的優點。本文就是基于多功能應變測試系統而編寫的主機和單片機之間的RS－485通訊系統，介紹了一種軟件差錯校驗方案循環冗余差錯校驗法。

1 CRC法的原理

傳統的差錯檢驗法有：奇偶校驗法，校驗和法，行列冗余校驗法等。這些方法都是在數據后面加一定數量的冗余位同時發送出去，例如在單片機的通訊方式2和3 中，TB8就可以作為奇偶校驗位同數據一起發送出去，在數據的接收端通過對數據信息進行比較、判別或簡單的求和運算，然后將所得和接收到的冗余位進行比較，若相等就認為數據接收正確，否則就認為數據傳送過程中出現錯誤。但是冗余位只能反映數據行或列的奇偶情況，所以這類檢驗方法對數據行或列的偶數個錯誤不敏感，漏判的概率很高。因此，此種方法的可靠性就差。

循環冗余碼校驗英文名稱為Cyclical Redundancy Check，簡稱CRC。它是利用除法及余數的原理來作錯誤偵測（Error Detecting）的。實際應用時，發送裝置計算出CRC值并隨數據一同發送給接收裝置，接收裝置對收到的數據重新計算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個CR C值不同，則說明數據通訊出現錯誤。由于這種方法取得校驗碼的方式具有很強的信息覆蓋能力，所以它是一種效率極高的錯誤校驗法。錯誤的概率幾乎為零。在很多的儀器設備中都采用這種冗余校驗的通訊規約。

根據應用環境與習慣的不同，CRC又可分為以下幾種標準：

 ① CRC－12碼；② CRC－16碼；

 ③ CRC－CCITT碼；④ CRC－32碼。

CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT碼則是用來傳送8-b it字符，其中CRC-16為美國采用，而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼大都被采用在一種稱為Point-to-Point的同步傳輸中。

2 CRC校驗碼的生成過程

我們以最常用的CRC－16碼作為例子進行說明。

冗余循環碼包括2個字節，即16位二進制數。先預置16位寄存器全部為1，再逐步把每8位的數據信息進行處理。在進行CRC計算時只用8位數據位，起始位和停止位，如有奇偶校驗位的話也包括奇偶校驗位，都不參與CRC計算。

在計算CRC碼時，8位數據與寄存器的數據相異或，得到的數據向低位移一位，用 0填補最高位，再檢查最低位。如果最低位為1，把寄存器的內容與預置數相異或；若最低位為0，則不進行異或計算。

這個過程一直重復8次，第8次移位后，下一個8位數據再與現在寄存器中的內容相異或，這個過程和以上一樣重復8次。當所有的信息處理完后，最后寄存器中的內容即為C RC碼。這個CRC碼將由發送設備跟在數據的最后一起發送。

計算CRC的步驟為：

 (1)預置16位寄存器位十六進制數FFFF（即全為1）。稱此寄存器位CRC寄存器。

 (2)把第一個8位數據與16位寄存器的低位相異或，將結果放于CRC寄存器中；