C/C++實(shí)現(xiàn)crc碼計(jì)算和校驗(yàn)
算法介紹
循環(huán)冗余校驗(yàn)(Cyclic Redundancy Check, CRC)是一種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或計(jì)算機(jī)文件等數(shù)據(jù)產(chǎn)生簡(jiǎn)短固定位數(shù)校驗(yàn)碼的一種信道編碼技術(shù),主要用來(lái)檢測(cè)或校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。它是利用除法及余數(shù)的原理來(lái)作錯(cuò)誤偵測(cè)的。
CRC校驗(yàn)計(jì)算速度快,檢錯(cuò)能力強(qiáng),易于用編碼器等硬件電路實(shí)現(xiàn)。從檢錯(cuò)的正確率與速度、成本等方面,都比奇偶校驗(yàn)等校驗(yàn)方式具有優(yōu)勢(shì)。因而,CRC 成為計(jì)算機(jī)信息通信領(lǐng)域最為普遍的校驗(yàn)方式。常見(jiàn)應(yīng)用有以太網(wǎng)/USB通信,壓縮解壓,視頻編碼,圖像存儲(chǔ),磁盤(pán)讀寫(xiě)等
參數(shù)模型
CRC參數(shù)模型
不知道你是否遇到過(guò)這種情況,同樣的CRC多項(xiàng)式,調(diào)用不同的CRC計(jì)算函數(shù),得到的結(jié)果卻不一樣,而且和手算的結(jié)果也不一樣,這就涉及到CRC的參數(shù)模型了。計(jì)算一個(gè)正確的CRC值,需要知道CRC的參數(shù)模型。
一個(gè)完整的CRC參數(shù)模型應(yīng)該包含以下信息:WIDTH,POLY,INIT,REFIN,REFOUT,XOROUT。
NAME:參數(shù)模型名稱。
WIDTH:寬度,即生成的CRC數(shù)據(jù)位寬,如CRC-8,生成的CRC為8位
POLY:十六進(jìn)制多項(xiàng)式,省略最高位1,如 x8 + x2 + x + 1,二進(jìn)制為1 0000 0111,省略最高位1,轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制為0x07。
INIT:CRC初始值,和WIDTH位寬一致。
REFIN:true或false,在進(jìn)行計(jì)算之前,原始數(shù)據(jù)是否翻轉(zhuǎn),如原始數(shù)據(jù):0x34 = 0011 0100,如果REFIN為true,進(jìn)行翻轉(zhuǎn)之后為0010 1100 = 0x2c
REFOUT:true或false,運(yùn)算完成之后,得到的CRC值是否進(jìn)行翻轉(zhuǎn),如計(jì)算得到的CRC值:0x97 = 1001 0111,如果REFOUT為true,進(jìn)行翻轉(zhuǎn)之后為11101001 = 0xE9。
XOROUT:計(jì)算結(jié)果與此參數(shù)進(jìn)行異或運(yùn)算后得到最終的CRC值,和WIDTH位寬一致。
接收端的校驗(yàn)有兩種方式:
- 一種是和CRC計(jì)算一樣,在本地把接收到的數(shù)據(jù)和CRC分離,然后在本地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC運(yùn)算,得到的CRC值和接收到的CRC進(jìn)行比較,如果一致,說(shuō)明數(shù)據(jù)接收正確,如果不一致,說(shuō)明數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤。
- 另一種方法是把整個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行CRC運(yùn)算,因?yàn)槭菙?shù)據(jù)幀相當(dāng)于把原始數(shù)據(jù)左移8位,然后加上余數(shù),如果直接對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行CRC運(yùn)算(除以多項(xiàng)式),那么余數(shù)應(yīng)該為0,如果不為0說(shuō)明數(shù)據(jù)出錯(cuò)
代碼計(jì)算
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//求數(shù)的二進(jìn)制最高位的冪指數(shù),即MSB
static int getMinPolynomialBits(uint64_t n) {
int r = 0;
while (n >>= 1) r++;
return r;
}
//append>0表示計(jì)算crc校驗(yàn)碼,賦值到crcRemainder
//append=0,表示校驗(yàn)輸入bit流是否正確;0表示正確,-1表示錯(cuò)誤
//此處的多項(xiàng)式默認(rèn)為0x96(高位補(bǔ)1后的結(jié)果),默認(rèn)crc位數(shù)為7,可根據(jù)代碼自行修改
static int crcCheck(const char* msg, int append, char* crcRemainder)
{
if (msg == NULL || crcRemainder == NULL || strlen(msg) == 0) {
printf("input parameter is unvalid!\n");
return -1;
}
//hex: 0x96 = b'10010110' = DEC:150
uint64_t poly = 0x96;
int polyLen = getMinPolynomialBits(poly + 1); //=7
int msgLen = strlen(msg);
//printf("%d\n", msgLen);
//計(jì)算crc校驗(yàn)碼
if (append) {
unsigned char* pBufCrc = (unsigned char*)calloc(msgLen + polyLen, sizeof(unsigned char));
memset(pBufCrc, 0, msgLen + polyLen);
for (int j = 0; j < msgLen; j++) {
pBufCrc[j] = msg[j] - '0';
}
uint8_t* p = NULL;
for (int i = 0; i < msgLen; i++) {
if (pBufCrc[i]) {
p = pBufCrc + i + polyLen;
uint64_t t = poly;
do {
*(p--) ^= t & 1;
} while (t >>= 1);
}
}
p = NULL;
size_t k;
for (k = 0; k < polyLen; k++) {
crcRemainder[k] = pBufCrc[k + msgLen] + 48;
}
if (pBufCrc) {
free(pBufCrc);
pBufCrc = NULL;
}
}
else {
// 校驗(yàn)接受端的比特流
unsigned char* pBuffer = (unsigned char*)calloc(msgLen, sizeof(unsigned char));
memset(pBuffer, 0, msgLen);
int inforLen = msgLen - polyLen;//提取出信息流部分,然后計(jì)算當(dāng)前信息對(duì)應(yīng)crc校驗(yàn)碼
for (int j = 0; j < inforLen; j++) {
pBuffer[j] = msg[j] - '0';
}
uint8_t* p = NULL;
for (int i = 0; i < inforLen; i++) {
if (pBuffer[i]) {
p = pBuffer + i + polyLen;
uint64_t t = poly;
do {
*(p--) ^= t & 1;
} while (t >>= 1);
}
}
p = NULL;
//計(jì)算得到的crc碼和輸入的crc碼進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,若每一位都相同,則校驗(yàn)成功
for (size_t k = inforLen; k < msgLen; k++) {
if (msg[k] != pBuffer[k] + 48) {
if (pBuffer) {
free(pBuffer);
pBuffer = NULL;
}
return -1;
}
}
if (pBuffer) {
free(pBuffer);
pBuffer = NULL;
}
}
return 0;
}到此這篇關(guān)于C/C++實(shí)現(xiàn)crc碼計(jì)算和校驗(yàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ crc碼內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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