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。