C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)CRC校驗(yàn)算法的示例詳解
一、CRC介紹
CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗(yàn)）是一種常用的錯(cuò)誤檢測(cè)技術(shù)，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)在傳輸或存儲(chǔ)過(guò)程中是否發(fā)生了錯(cuò)誤。它通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列計(jì)算和比較，生成一個(gè)校驗(yàn)值，并將其附加到數(shù)據(jù)中。接收方可以使用相同的算法對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，然后與接收到的校驗(yàn)值進(jìn)行比較，從而確定數(shù)據(jù)是否存在錯(cuò)誤。
CRC校驗(yàn)通常用于以下方面：
（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕涸跀?shù)據(jù)通過(guò)媒體或網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)，可能會(huì)發(fā)生噪聲、干擾或其他傳輸錯(cuò)誤。通過(guò)在數(shù)據(jù)中添加CRC校驗(yàn)值，接收方可以檢測(cè)到傳輸過(guò)程中是否發(fā)生了錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)措施，如請(qǐng)求重新發(fā)送數(shù)據(jù)。
（2）存儲(chǔ)介質(zhì)的完整性檢測(cè)：在存儲(chǔ)介質(zhì)上讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生位翻轉(zhuǎn)、介質(zhì)故障等錯(cuò)誤。通過(guò)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)使用CRC校驗(yàn)，可以在讀取數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并提供數(shù)據(jù)的完整性保證。
（3）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：許多網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（如Ethernet、WiFi、USB等）使用CRC校驗(yàn)作為數(shù)據(jù)幀的一部分，以確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。接收方在接收到數(shù)據(jù)幀后，使用CRC校驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性。
在項(xiàng)目中，CRC校驗(yàn)廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。通過(guò)使用CRC校驗(yàn)，可以提高數(shù)據(jù)的可靠性，并減少傳輸或存儲(chǔ)過(guò)程中的錯(cuò)誤。它可以檢測(cè)到數(shù)據(jù)位級(jí)別的錯(cuò)誤，并提供一定程度的數(shù)據(jù)完整性保證。CRC校驗(yàn)在保障數(shù)據(jù)可靠性和完整性方面具有重要作用，特別是在對(duì)數(shù)據(jù)完整性有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景中。
二、示例代碼
以下C語(yǔ)言代碼演示如何獲取一段數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)值：
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗(yàn)函數(shù)
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = 0xFFFF;
? ?for (int i = 0; i < length; i++)
? {
? ? ? ?crc ^= data[i];
? ? ? ?for (int j = 0; j < 8; j++)
? ? ? {
? ? ? ? ? ?if (crc & 1)
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? ? ? ?crc ^= 0xA001;
? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ?else
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? }
? ? ? }
? }
? ?return crc;
}
?
// 封裝的CRC校驗(yàn)函數(shù)調(diào)用
uint16_t calculateCRC(uint8_t *data, int length)
{
? ?return crc16(data, length);
}
?
int main()
{
? ?uint8_t message[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};
? ?int length = sizeof(message) / sizeof(message[0]);
? ?uint16_t crc = calculateCRC(message, length);
? ?printf("CRC: 0x%04X\n", crc);
? ?return 0;
}在上面代碼中，crc16 函數(shù)實(shí)現(xiàn)了CRC校驗(yàn)的計(jì)算邏輯。采用了常用的CRC-16算法（0xA001多項(xiàng)式）。calculateCRC 函數(shù)是對(duì) crc16 的封裝，用于調(diào)用CRC校驗(yàn)函數(shù)并返回校驗(yàn)結(jié)果。
在 main 函數(shù)中，通過(guò)調(diào)用 calculateCRC 函數(shù)來(lái)計(jì)算給定數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)值，并將結(jié)果打印輸出。
代碼中的CRC校驗(yàn)函數(shù)和封裝函數(shù)是基于無(wú)符號(hào)8位字節(jié)和無(wú)符號(hào)16位整數(shù)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行計(jì)算的。
三、案例：數(shù)據(jù)校驗(yàn)
場(chǎng)景：在單片機(jī)通信里，單片機(jī)需要向上位機(jī)發(fā)送一段數(shù)據(jù)。比如，存放在char buff[1024];這個(gè)數(shù)組里。 需要封裝兩個(gè)函數(shù)，單片機(jī)端調(diào)用函數(shù)對(duì)這段數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，封裝校驗(yàn)值，然后上位機(jī)收到數(shù)據(jù)之后驗(yàn)證CRC，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否傳輸正確。
3.1 發(fā)送方(封裝校驗(yàn)值)
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗(yàn)函數(shù)
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = 0xFFFF;
? ?for (int i = 0; i < length; i++)
? {
? ? ? ?crc ^= data[i];
? ? ? ?for (int j = 0; j < 8; j++)
? ? ? {
? ? ? ? ? ?if (crc & 1)
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? ? ? ?crc ^= 0xA001;
? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ?else
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? }
? ? ? }
? }
? ?return crc;
}
?
// 封裝CRC校驗(yàn)值到數(shù)據(jù)中
void appendCRC(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = crc16(data, length);
? ?data[length] = crc & 0xFF; // 將低8位放入數(shù)據(jù)末尾
? ?data[length + 1] = crc >> 8; // 將高8位放入數(shù)據(jù)末尾的下一個(gè)位置
}
?
int main()
{
? ?uint8_t buff[1024] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05}; // 原始數(shù)據(jù)
? ?int length = 5; // 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
? ?// 在原始數(shù)據(jù)后追加CRC校驗(yàn)值
? ?appendCRC(buff, length);
? ?// 輸出發(fā)送的數(shù)據(jù)（包括CRC校驗(yàn)值）
? ?printf("發(fā)送的數(shù)據(jù)：");
? ?for (int i = 0; i < length + 2; i++)
? {
? ? ? ?printf("%02X ", buff[i]);
? }
? ?printf("\n");
? ?return 0;
}在發(fā)送方的代碼中，使用 appendCRC 函數(shù)將CRC校驗(yàn)值追加到原始數(shù)據(jù)的末尾。
3.2 接收方(校驗(yàn)數(shù)據(jù))
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗(yàn)函數(shù)
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = 0xFFFF;
? ?for (int i = 0; i < length; i++)
? {
? ? ? ?crc ^= data[i];
? ? ? ?for (int j = 0; j < 8; j++)
? ? ? {
? ? ? ? ? ?if (crc & 1)
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? ? ? ?crc ^= 0xA001;
? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ?else
? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ?crc >>= 1;
? ? ? ? ? }
? ? ? }
? }
? ?return crc;
}
?
// 驗(yàn)證CRC校驗(yàn)值是否正確
int verifyCRC(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = crc16(data, length - 2); // 去除數(shù)據(jù)末尾的CRC校驗(yàn)值
? ?// 獲取接收到的CRC校驗(yàn)值
? ?uint16_t receivedCRC = (data[length - 1] << 8) | data[length - 2];
? ?// 比較計(jì)算得到的CRC校驗(yàn)值與接收到的CRC校驗(yàn)值
? ?if (crc == receivedCRC)
? {
? ? ? ?return 1; // 校驗(yàn)通過(guò)
? }
? ?else
? {
? ? ? ?return 0; // 校驗(yàn)失敗
? }
}
?
int main()
{
? ?uint8_t receivedData[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0xC2, 0x45}; // 收到的數(shù)據(jù)（包括CRC校驗(yàn)值）
? ?int length = sizeof(receivedData) / sizeof(receivedData[0]);
? ?// 驗(yàn)證CRC校驗(yàn)值是否正確
? ?int crcResult = verifyCRC(receivedData, length);
? ?if (crcResult)
? {
? ? ? ?printf("CRC校驗(yàn)通過(guò)\n");
? ? ? ?// TODO: 進(jìn)一步處理正確的數(shù)據(jù)
? }
? ?else
? {
? ? ? ?printf("CRC校驗(yàn)失敗\n");
? ? ? ?// TODO: 處理校驗(yàn)失敗的情況
? }
? ?return 0;
}在接收方的代碼中，使用 verifyCRC 函數(shù)驗(yàn)證接收到的數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)值是否正確。如果校驗(yàn)通過(guò)，可以執(zhí)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理操作；如果校驗(yàn)失敗，可以進(jìn)行異常處理。
示例中的CRC校驗(yàn)函數(shù)是基于無(wú)符號(hào)8位字節(jié)和無(wú)符號(hào)16位整數(shù)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行計(jì)算的?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需求進(jìn)行適當(dāng)修改，以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)類型和CRC算法。
到此這篇關(guān)于C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)CRC校驗(yàn)算法的示例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語(yǔ)言CRC校驗(yàn)算法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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