CRC16詳解

一、CRC16查表法

CRC（Cyclic Redundancy Check）循環冗餘校驗演算法是一種廣泛應用於數據通信和存儲領域的數據校驗技術。CRC基於「餘數定理」，通過對一個被檢驗數據塊做多項式除法，得到的餘數值作為校驗碼，附加在數據末尾，用於檢測傳輸或存儲中數據的完整性。CRC16是CRC演算法中常用的一種，使用16位的二進位多項式進行除法。

CRC16查表法是將所有數據預先生成一個查表，通過預處理大大提高了效率。具體實現過程為：

unsigned short CRC16Table[256] = {0x0000,0x1021……}; //查表法表格
unsigned short CRC16(unsigned char* pData,unsigned int nLength)
{
    register unsigned short val;
    register unsigned short l_crc = 0xffff;
    unsigned char* p = pData;

    while(nLength--)
    {
        val = (*p++) ^ l_crc;
        l_crc = (l_crc >> 8) ^ CRC16Table[val & 0xff];
    }
    return l_crc;
}

在程序運行時，通過調用CRC16函數，傳入待校驗的數據和數據長度，返回16位的校驗碼。

二、CRC16查表法校驗原理

CRC16查表法的校驗原理是通過查表法表格，將待校驗數據進行位運算，最終得到一個16位的校驗碼。具體過程為：

將CRC寄存器初始化為全1，即0xFFFF；
從第一個位元組開始，將每個位元組和CRC高8位進行異或，得到一個8位結果，將其傳入查表法表格中，得到一個16位結果；
將CRC低8位和上一步得到的16位結果進行異或，得到校驗後的CRC值。
重複第二、三步，直到處理完所有位元組。
將CRC寄存器的值取反，得到最終校驗碼。

三、CRC16計算器在線

CRC16計算器在線是一種方便快捷地計算CRC16校驗碼的工具，可以在網頁上輸入待校驗的數據和多項式參數，一鍵生成校驗碼。如下是一個示例：

<form method="post" action="crc16.php">
<p>待校驗數據:</p>
<textarea name="data" rows="5" cols="50"></textarea>
<p>多項式參數:</p>
<textarea name="poly" rows="1" cols="50"></textarea>
<p><input type="submit" value="計算"></p>
</form>

其中，crc16.php是伺服器端的計算程序，data和poly分別是待校驗數據和多項式參數輸入框。

四、CRC16校驗

CRC16校驗在數據傳輸和存儲中廣泛使用，用於檢測數據的完整性，防止數據被篡改或丟失。校驗方法為對數據塊進行CRC16運算，得到的餘數作為校驗碼。在發送數據時，將數據塊和校驗碼一起進行傳輸，接收方收到數據後進行CRC16運算，如果生成的校驗碼和傳輸的校驗碼相同，則說明數據無誤。

五、CRC16和CRC32區別

CRC16和CRC32都是常用的校驗演算法，區別在於多項式長度不同。CRC16是16位二進位多項式，而CRC32是32位。由於CRC16計算出的校驗碼長度比較短，當數據塊較小，可靠性要求不高時，可以選擇使用CRC16。而對於大型數據塊或對可靠性要求較高的情況，建議使用CRC32。

六、CRC16校驗演算法C語言

以下是使用C語言實現的CRC16校驗演算法：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define POLY    0x1021  //CRC16生成多項式

unsigned short CRC16(unsigned char* data, int len)
{
    unsigned short crc = 0xFFFF;
    int i, j;
    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        crc ^= (unsigned short)data[i] << 8;
        for (j = 0; j < 8; j++)
        {
            if (crc & 0x8000) crc = (crc << 1) ^ POLY; else crc <<= 1;
        }
    }
    return crc;
}

int main()
{
    unsigned char str[] = "Hello World!";
    unsigned short crc = CRC16(str, sizeof(str) - 1);
    printf("CRC16校驗碼為：%04X\n", crc);
    return 0;
}

七、CRC16MODBUS校驗計算方法

CRC16MODBUS是CRC16演算法的一種變種，常用於MODBUS通信協議的數據校驗。CRC16MODBUS計算方法為：

將CRC寄存器初始化為0xFFFF；
從第一個位元組開始，將每個位元組和CRC的低8位進行異或，得到一個8位結果，將其傳入查表法表格中，得到一個16位結果；
將CRC右移8位，並將上一步得到的16位結果和CRC低8位進行異或，得到新的CRC值。
重複第二、三步，直到處理完所有位元組。
將CRC寄存器的值取反，得到最終校驗碼。

八、CRC16校驗是低八位還是高八位

CRC16校驗的結果是一個16位的校驗碼，由前後兩個八位組成。根據CRC演算法中的「模2除法」原理，在CRC計算過程中，將輸入數據、生成多項式和餘數都看作二進位多項式，運算時只考慮係數，不考慮位數。在計算過程中，校驗碼的高8位和低8位都有可能被使用，具體使用哪個取決於計算過程中的餘數。

九、CRC16演算法

CRC16演算法是一種包括多項式生成、校驗碼計算和校驗碼校驗三個步驟的循環冗餘校驗演算法。其主要應用領域包括：數據通信、存儲、傳輸、物聯網等。CRC16演算法的輸入數據可以是任意長度的二進位數據塊，輸出結果為一串16位的二進位數。在計算過程中，使用的多項式和初始值需要預先定義好，具體使用哪種多項式和初始值取決於不同的應用環境。

十、CRC16校驗原理

CRC16校驗原理是利用多項式進行除法運算，將輸入的數據塊按位與預存的多項式進行模2除法，餘數即為校驗碼。具體實現過程為：

將CRC寄存器初始化為全1，即0xFFFF；
從第一個位元組開始，將每個位元組和CRC高8位進行異或，得到一個8位結果，將其與預存的多項式進行模2除法，得到餘數，並將餘數與CRC低8位進行異或；
重複第二步，直到處理完所有位元組。
將CRC寄存器的值取反，得到最終校驗碼。

十一、總結

CRC16是一種廣泛應用於數據通信和存儲領域的校驗演算法，具有計算速度快、校驗可靠等特點。在實際應用中，可以根據應用環境選擇不同的多項式和初始值，以得到更好的校驗效果。在編程實現過程中，可以利用查表法、逐位元組計算等方法實現CRC16演算法，以提高計算速度和程序效率。

原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/207209.html