C語言實現(xiàn)CRC校驗算法的示例詳解
一、CRC介紹
CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗）是一種常用的錯誤檢測技術，用于驗證數(shù)據(jù)在傳輸或存儲過程中是否發(fā)生了錯誤。它通過對數(shù)據(jù)進行一系列計算和比較，生成一個校驗值，并將其附加到數(shù)據(jù)中。接收方可以使用相同的算法對接收到的數(shù)據(jù)進行校驗，然后與接收到的校驗值進行比較，從而確定數(shù)據(jù)是否存在錯誤。
CRC校驗通常用于以下方面：
（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕涸跀?shù)據(jù)通過媒體或網(wǎng)絡進行傳輸時，可能會發(fā)生噪聲、干擾或其他傳輸錯誤。通過在數(shù)據(jù)中添加CRC校驗值，接收方可以檢測到傳輸過程中是否發(fā)生了錯誤，并采取相應措施，如請求重新發(fā)送數(shù)據(jù)。
（2）存儲介質的完整性檢測：在存儲介質上讀取或寫入數(shù)據(jù)時，可能會發(fā)生位翻轉、介質故障等錯誤。通過在數(shù)據(jù)存儲時使用CRC校驗，可以在讀取數(shù)據(jù)時檢測到這些錯誤，并提供數(shù)據(jù)的完整性保證。
（3）網(wǎng)絡通信協(xié)議：許多網(wǎng)絡通信協(xié)議（如Ethernet、WiFi、USB等）使用CRC校驗作為數(shù)據(jù)幀的一部分，以確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準確無誤。接收方在接收到數(shù)據(jù)幀后，使用CRC校驗來驗證數(shù)據(jù)的完整性。
在項目中，CRC校驗廣泛應用于各種通信系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。通過使用CRC校驗，可以提高數(shù)據(jù)的可靠性，并減少傳輸或存儲過程中的錯誤。它可以檢測到數(shù)據(jù)位級別的錯誤，并提供一定程度的數(shù)據(jù)完整性保證。CRC校驗在保障數(shù)據(jù)可靠性和完整性方面具有重要作用，特別是在對數(shù)據(jù)完整性有較高要求的應用場景中。
二、示例代碼
以下C語言代碼演示如何獲取一段數(shù)據(jù)的CRC校驗值：
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數(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校驗函數(shù)調用
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)實現(xiàn)了CRC校驗的計算邏輯。采用了常用的CRC-16算法（0xA001多項式）。calculateCRC 函數(shù)是對 crc16 的封裝，用于調用CRC校驗函數(shù)并返回校驗結果。
在 main 函數(shù)中，通過調用 calculateCRC 函數(shù)來計算給定數(shù)據(jù)的CRC校驗值，并將結果打印輸出。
代碼中的CRC校驗函數(shù)和封裝函數(shù)是基于無符號8位字節(jié)和無符號16位整數(shù)的數(shù)據(jù)類型進行計算的。
三、案例：數(shù)據(jù)校驗
場景：在單片機通信里，單片機需要向上位機發(fā)送一段數(shù)據(jù)。比如，存放在char buff[1024];這個數(shù)組里。 需要封裝兩個函數(shù)，單片機端調用函數(shù)對這段數(shù)據(jù)進行CRC校驗，封裝校驗值，然后上位機收到數(shù)據(jù)之后驗證CRC，校驗數(shù)據(jù)是否傳輸正確。
3.1 發(fā)送方(封裝校驗值)
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數(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)長度
? ?// 在原始數(shù)據(jù)后追加CRC校驗值
? ?appendCRC(buff, length);
? ?// 輸出發(fā)送的數(shù)據(jù)（包括CRC校驗值）
? ?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校驗值追加到原始數(shù)據(jù)的末尾。
3.2 接收方(校驗數(shù)據(jù))
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數(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;
}
?
// 驗證CRC校驗值是否正確
int verifyCRC(uint8_t *data, int length)
{
? ?uint16_t crc = crc16(data, length - 2); // 去除數(shù)據(jù)末尾的CRC校驗值
? ?// 獲取接收到的CRC校驗值
? ?uint16_t receivedCRC = (data[length - 1] << 8) | data[length - 2];
? ?// 比較計算得到的CRC校驗值與接收到的CRC校驗值
? ?if (crc == receivedCRC)
? {
? ? ? ?return 1; // 校驗通過
? }
? ?else
? {
? ? ? ?return 0; // 校驗失敗
? }
}
?
int main()
{
? ?uint8_t receivedData[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0xC2, 0x45}; // 收到的數(shù)據(jù)（包括CRC校驗值）
? ?int length = sizeof(receivedData) / sizeof(receivedData[0]);
? ?// 驗證CRC校驗值是否正確
? ?int crcResult = verifyCRC(receivedData, length);
? ?if (crcResult)
? {
? ? ? ?printf("CRC校驗通過\n");
? ? ? ?// TODO: 進一步處理正確的數(shù)據(jù)
? }
? ?else
? {
? ? ? ?printf("CRC校驗失敗\n");
? ? ? ?// TODO: 處理校驗失敗的情況
? }
? ?return 0;
}在接收方的代碼中，使用 verifyCRC 函數(shù)驗證接收到的數(shù)據(jù)的CRC校驗值是否正確。如果校驗通過，可以執(zhí)行進一步的數(shù)據(jù)處理操作；如果校驗失敗，可以進行異常處理。
示例中的CRC校驗函數(shù)是基于無符號8位字節(jié)和無符號16位整數(shù)的數(shù)據(jù)類型進行計算的?？梢愿鶕?jù)實際需求進行適當修改，以適應不同的數(shù)據(jù)類型和CRC算法。
到此這篇關于C語言實現(xiàn)CRC校驗算法的示例詳解的文章就介紹到這了,更多相關C語言CRC校驗算法內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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