单片机通信中的CRC算法原理及程序设计

1　引　言

在单片机的近、远程通信中，为了确保传输报文（数据和信息）的正确性和加快报文的传输速度，采用CRC算法。在信道上传输的每一个字节，通过CRC算法校验，从参数表中获得其校验值，使报文无差错地快速传输。

单片机之间有／无线载波电路进行单播（点对点）通信，或通过专用程控交换机连接单片机组成的有／无线局域网进行单播或广播（多点对多点）通信，都要实现报文的快速交换。一个最关键的问题就是要解决传输报文的误码问题。常用的方法是设计有效的硬件驱动电路和编制相应的监控软件。CRC算法不需要设计专门的硬件驱动电路，而是直接依靠设计监控软件的办法，对报文进行快速的校验来提高报文的传输速度，并保证报文的可靠传输。

CRC算法能进行单个报文和分组报文传输的校验；在分组报文的传输中，对每一个分组报文进行校验，如果正确接收，则将此组报文存入缓冲区；否则记下此分组报文的组号，等所有的分组报文传输完后，再统计接收失败的组数，将失败的分组报文的组号传输到发送端的单片机，请求重发失败的分组报文。报文全部接收正确后，在缓冲区中合并所有的分组，形成一个完整的报文，传输给接收端的单片机，这样就能减少传输的时间，提高系统的可靠性。

　　2　CRC算法的原理

国际电报电话咨询委员会推荐的CRC—CCITT生成多项式（G（x））有多种，这里选取约定的生成多项式G（x）＝x16＋x12＋x5＋1 来制造CRC校验的参数表。CRC约定的校验规则是：让需要校验的报文代码（M（x））能为G（x）除尽。如果除得尽，表明代码正确；如果除不尽，余数（R（x））将指明出错位所在的位置。在单片机的通信中，一般要在内存中开辟缓冲区存放报文代码，涉及的单片机发送端／接收端硬件电路框图见图1。

在发送端的单片机中，通过对传输报文的字节进行CRC编码，得到一个16进制的编码值，并将该值存放于传输报文的最后，一并传输给接收端的单片机。

接收端单片机收到报文后，采用CRC校验，也得到一个16进制校验值，将该校验值和传输来的编码值进行比较，如果相等，证明传输无误，向发送端发送一个接收正确的应答信号；否则接收到的报文有误码，并向发送端发送请求重发的应答信号，也就是ARQ方式。重发的次数由程序设计者来定，但一般最好定为3次重发。重发的次数太多，则此信道长期被占用，影响别的单位和自身的通信；重发次数太少，在信道干扰太大及不稳定的情况下不能正确的接收。

　　3　CRC算法程序设计

　　3．1　CRC算法描述

校验一个报文，令不同的变量存放校验值和中间结果，依次从缓冲区中取报文的每一个字节，经过运算，就可以从参数表中获得相应的校验值，直到此报文被校验完。

　　3．2　CRC算法C语言程序清单

CRC参数表如下：

Const byte crcclar［512］＝｛0x00，0x00，0x89，0x10，0x12，0x21，0x9b，0x31，0x24，0x42，0xad， 0x52，0x36，0x63，0xbf，0x73，0x48，0x84，0xc1，0x94，0x5a，0xa5，0xd3，0xb5，0x6c， 0xc6，0xe5，0xd6，0x7e，0xe7，0xf7，0xf7，0x81，0x00，0x08，0x10，0x93，0x21，0x1a， 0x31，0xa5，0x42，0x2c，0x52，0xb7，0x63，0x3e，0x73，0xc9，0x84，0x40，0x94，0xdb， 0xa5，0x52，0xb5，0xed，0xc6，0x64，0xd6，0xff，0xe7，0x76，0xf7，0x02，0x01，0x8b， 0x11，0x10，0x20，0x99，0x30，0x26，0x43，0xaf，0x53，0x34，0x62，0xbd，0 x72，0x4a，0x85，0xc3，0x95，0x58，0xa4，0xd1，0xb4，0x6e，0xc7，0xe7，0xd7，0x7c， 0xe6，0xf5，0xf6，0x83，0x01，0x0a，0x11，0x91，0x20，0x18，0x30，0 xa7，0x43，0x2e，0x53，0xb5，0x62，0x3c，0x72，0xcb，0x85，0x42，0 x95，0xd9，0xa4，0x50，0xb4，0xef，0xc7，0x66，0xd7，0 xfd，0xe6，0x74，0xf6，0x04，0x02，0x8d，0x12，0x16，0x23，0x9f，0x33，0x20，0x40， 0xa9，0x50，0x32，0x61，0xbb，0x71，0x4c，0x86，0 xc5，0x96，0x5e，0xa7，0xd7，0xb7，0x68，0xc4，0xe1，0xd4，0x7a，0xe5，0xf3，0xf5， 0x85，0x02，0x0c，0x12，0x97，0x23，0x1e，0x33，0xa1，0x40，0 x28，0x50，0xb3，0x61，0x3a，0x71，0xcd，

0 x86，0 x44，0x96，0xdf，0xa7，0x56，0xb7，0xe9，0xc4，0x60，0xd4，0xfb，0xe5，0x72，0xf5， 0x06，0 x03，0x8f，0x13，0x14，0x22，0x9d，0x32，0x22，0x41，0xab，0x51，0x30，0x60，0xb9，0 x70，0x4e，0x87，0xc7，0x97，0x5c，0xa6，0 xd5，0xb6，0x6a，0xc5，0xe3，0xd5，0x78，0xe4，0xf1，0xf4，0x87，0x03，0x0e，0x13， 0x95，0x22，0x1c，0x32，0xa3，