计算CRC-16循环冗余校验码的程序开发

内容摘要】CRC-16是检测数据在发送过程中发生错误的常用校验方法，本文通过从工程应用的角度，讲述如何实现CRC-16的程序开发，并给出了Visual Basic和Visual C++程序代码，给从事工业控制的人员在写通信程序的时候提供一些有价值的参考。
一、前言
　　CRC的计算方式是将欲传输的数据块视为一堆连续位所构成的整个数值，将此数值除以一个特定的除数，通常以二进制表示，此除数称为生成多项式（ANSI CRC-16的生成多项式为：x16 + x15 + x2 + 1）。目前较常用的CRC位数目有8和16以及32，在这里只讲述如何写CRC位数目为16的程序。CRC位数目越大，数据的错误检测率则越高，但必须多花一些时间进行数据的计算。
二、CRC-16计算步骤
　　CRC-16的计算方法有两种：查表法与计算法，在这里只讲述计算法。本人在2000年在江西亚东水泥公司上班时，在某电力仪表上的说明书中摘录下来的计算CRC-16步骤如下：
1、 Load a 16-bit register with FFFF hex. Call this the CRC register.
2、 Exclusive OR the first 8-bit byte of the message with the low-order byte of the 16-bit CRC, putting the result in the CRC register.
3、 Shift the CRC register one bit to the right (toward the LSB), zero-filling the MSB. Extract and Examine.
4、 If the LSB was 1: Exclusive OR the CRC register with polynomial value A001 hex. If the LSB was 0: Repeat step 3 (another shift).
5、 Repeat step 3 and 4 until 8 shifts have been performed. When this is done, a complete 8-bit byte will have been processed.
6、 Repeat step 2 through 5 for the next 8-bit byte of them message.
7、 The final content of the CRC register is the CRC value.
中文解释如下：
1、定义一个初始值为FFFF的16位的变量，该变量称为CRC寄存器。（想想在程序中，应该怎么表示16位的变量呢？）
2、把欲发送或接收消息的高8位和CRC寄存器的底8位作异或运算，并把结果在赋到CRC寄存器。
3、CRC寄存器右移1位（朝最低位），同时最高位添零。取出并检查最低位是否为1。（Visual Basic 里如何做移位的运算呢？）
4、如果为1，则CRC寄存器与多项式A001异或；如果为0，则重复第3步的动作。（Visual Basic 里如何判断一个字节里某个位的值呢？）
5、重复3和4直到完成了8次移位。这样完整的8位字节将完成处理了。
6、对于下一个8位字节的处理就是重复第2步到第5步了
7、把所有的欲发送或接收消息这样处理后， CRC寄存器里的值就是我们最终需要得到的CRC校验码。
如果你能正确回答我的问题，那么恭喜你，你自己可以用Visual Basic写数据采集卡的控制程序了。
三、Visual Basic程序实现
以江阴长江斯菲尔电力仪表公司CD194E系列多功能电力仪表的MODBUS-RTU通讯协议的报文格式为例，该表通信报文格式使用的校验方式就是CRC-16。通过对地址01H、命令04H、数据地址005CH和数据长度0004H的CRC-16运算后得到主机请求数据报文的CRC16的校验码为31DBH。

程序界面
程序代码：
Private Sub cmdGenerate_Click()
Dim OutByte(7) As Byte, CRC16() As Byte, CRC16LO As Byte, CRC16HI As Byte, TempHI As Byte, TempLO As Byte
Dim i As Integer, j As Integer
'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
OutByte(0) = Val("&H" & txtOutByte(0).Text)
OutByte(1) = Val("&H" & txtOutByte(1).Text)
OutByte(2) = Val("&H" & txtOutByte(2).Text)
OutByte(3) = Val("&H" & txtOutByte(3).Text)
OutByte(4) = Val("&H" & txtOutByte(4).Text)
OutByte(5) = Val("&H" & txtOutByte(5).Text)
CRC16LO = &HFF              '(1)Load a 16-bit register with FFFF hex.call this the CRC register.
CRC16HI = &HFF

For i = 0 To UBound (OutByte) - 2
CRC16LO = CRC16LO Xor OutByte (i) '(2)Exclusive OR the first 8-bit byte of the message
                                   'with the low-order byte of the 16-bit CRC,
                                   'putting the result in the CRC register
      For j = 0 To 7
      TempHI = CRC16HI      
      TempLO = CRC16LO
   CRC16HI = CRC16HI  2    '(3)Shift the CRC register one bit to the right(toward the LSB),zero-filling      CRC16LO = CRC16LO  2     'the MSB.Extract and Examine

     If ((TempHI And &H1) = &H1) Then
        CRC16LO = CRC16LO Or &H80  '移位时，如果高低位是1，则低高位加1
     End If
        
    If ((TempLO And &H1) = &H1) Then   '(4)if the LSB was 1:
     CRC16HI = CRC16HI Xor &HA0  'Exclusive OR the CRC register with polynomial value A001 hex.
     CRC16LO = CRC16LO Xor &H1
    End If                              'if the LSB was 0: Repeat step 3 (another shift)
     Next j                      '(5)Repeat step 3 and 4 until 8 shifts have been performed.
                                'when this is done, a complete 8-bit byte will have been processed.
Next i                                '(6)Repeat step 2 through 5 for the next 8-bit byte of them message.

      OutByte(6) = CRC16LO            '(7)The final contents of the CRC register is the CRC value
      txtOutByte(6) = Hex(OutByte(6))
      OutByte(7) = CRC16HI
      txtOutByte(7) = Hex(OutByte(7))
End Sub
四、Visual C++程序实现

程序界面
主要代码：
#define CHECKVALUE(pt,nl) if((btData==NULL)||(nLength<=0)){AfxMessageBox("无效数组！");return -1;}

BOOL CCRC_16Dlg::OnInitDialog()
{
……
m_strCRC="01 04 00 5C 00 04";
UpdateData(FALSE);
return TRUE;  // return TRUE  unless you set the focus to a control
}
void CCRC_16Dlg::OnOK()
{
UpdateData(TRUE);
CString strTemp;
strTemp=m_strCRC;

WORD CRC;
BYTE btData[4096];
int nLength=StrToHex(strTemp,btData);
     
CRC=ANSI_CRC_16(btData,nLength); //ANSI-16
CString str;
str.Format(" %02X %02X",(BYTE)(CRC>>8),(BYTE)CRC);
AfxMessageBox(str);
CDialog::OnOK();
}
WORD CCRC_16Dlg::ANSI_CRC_16(BYTE* btData,int nLength) //ANSI CRC-16,x16 + x15 + x2 + 1
{
CHECKVALUE(btData,nLength);
WORD CRC=0xFFFF;
BYTE j,Tmp=0;
int i;
    for(i=0;i     {     
CRC^=btData[i];                     
for (j=0;j<8;j++)                    
{                                    
Tmp=CRC&0x0001;              
CRC=CRC>>1;                  
if(Tmp)CRC=(CRC^0xA001);     
}                                    
    }
return ((CRC>>8)+(CRC<<8)); /* 应用时高在先 */
}
int CCRC_16Dlg::StrToHex(CString str, BYTE *btData)
{
int nLength=str.GetLength();
if(nLength<2) return 0;
for(int i=0;i return (i+1)/3;
}
五、结论
1， 这两个实例可以当作计算CRC-16的小工具，代码对于自己要开发CRC-16的人员也提供一些参考价值。
2， 同一个实例，两种开发语言，值得学习一下。看到这里，你可以告诉我在VC++中，异或是用什么符号？是不是很意外呢？

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