C語言實現CRC校驗算法的示例詳解

更新時間：2023年08月09日 16:26:08 作者：DS小龍哥

CRC（Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗）是一種常用的錯誤檢測技術，用于驗證數據在傳輸或存儲過程中是否發(fā)生了錯誤，本文主要介紹了C語言如何實現CRC校驗算法，需要的可以參考一下

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，用于驗證數據在傳輸或存儲過程中是否發(fā)生了錯誤。它通過對數據進行一系列計算和比較，生成一個校驗值，并將其附加到數據中。接收方可以使用相同的算法對接收到的數據進行校驗，然后與接收到的校驗值進行比較，從而確定數據是否存在錯誤。

CRC校驗通常用于以下方面：

（1）數據傳輸的可靠性：在數據通過媒體或網絡進行傳輸時，可能會發(fā)生噪聲、干擾或其他傳輸錯誤。通過在數據中添加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)送數據。

（2）存儲介質的完整性檢測：在存儲介質上讀取或寫入數據時，可能會發(fā)生位翻轉、介質故障等錯誤。通過在數據存儲時使用CRC校驗，可以在讀取數據時檢測到這些錯誤，并提供數據的完整性保證。

（3）網絡通信協議：許多網絡通信協議（如Ethernet、WiFi、USB等）使用CRC校驗作為數據幀的一部分，以確保傳輸的數據準確無誤。接收方在接收到數據幀后，使用CRC校驗來驗證數據的完整性。

在項目中，CRC校驗廣泛應用于各種通信系統、存儲系統和數據傳輸系統中。通過使用CRC校驗，可以提高數據的可靠性，并減少傳輸或存儲過程中的錯誤。它可以檢測到數據位級別的錯誤，并提供一定程度的數據完整性保證。CRC校驗在保障數據可靠性和完整性方面具有重要作用，特別是在對數據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據的CRC校驗值：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數
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 函數實現了CRC校驗的計算邏輯。采用了常用的CRC-16算法（0xA001多項式）。calculateCRC 函數是對 crc16 的封裝，用于調用CRC校驗函數并返回校驗結果。

在 main 函數中，通過調用 calculateCRC 函數來計算給定數據的CRC校驗值，并將結果打印輸出。

代碼中的CRC校驗函數和封裝函數是基于無符號8位字節(jié)和無符號16位整數的數據類型進行計算的。

三、案例：數據校驗

場景：在單片機通信里，單片機需要向上位機發(fā)送一段數據。比如，存放在char buff[1024];這個數組里。需要封裝兩個函數，單片機端調用函數對這段數據進行CRC校驗，封裝校驗值，然后上位機收到數據之后驗證CRC，校驗數據是否傳輸正確。

3.1 發(fā)送方(封裝校驗值)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數
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校驗值到數據中
void appendCRC(uint8_t *data, int length)
{
 ? ?uint16_t crc = crc16(data, length);
 ? ?data[length] = crc & 0xFF; // 將低8位放入數據末尾
 ? ?data[length + 1] = crc >> 8; // 將高8位放入數據末尾的下一個位置
}
?
int main()
{
 ? ?uint8_t buff[1024] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05}; // 原始數據
 ? ?int length = 5; // 數據長度
 ? ?// 在原始數據后追加CRC校驗值
 ? ?appendCRC(buff, length);
 ? ?// 輸出發(fā)送的數據（包括CRC校驗值）
 ? ?printf("發(fā)送的數據：");
 ? ?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 函數將CRC校驗值追加到原始數據的末尾。

3.2 接收方(校驗數據)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
?
// CRC校驗函數
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); // 去除數據末尾的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}; // 收到的數據（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據
 ?  }
 ? ?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 函數驗證接收到的數據的CRC校驗值是否正確。如果校驗通過，可以執(zhí)行進一步的數據處理操作；如果校驗失敗，可以進行異常處理。

示例中的CRC校驗函數是基于無符號8位字節(jié)和無符號16位整數的數據類型進行計算的?？梢愿鶕嶋H需求進行適當修改，以適應不同的數據類型和CRC算法。

到此這篇關于C語言實現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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