STM32F4學習筆記11——CRC循環(huán)冗余校驗
關于CRC校驗有以下幾個方面
1.模2除(也就是異或)。
2.多項式與二進制關系(x的最高冪次對應二進制數的最高位,以下各位對應多項式的各冪次,有此冪次項對應1,無此冪次項對應0,x的最高冪次為R,轉換成對應的二進制數有R+1位。)。
CRC基本原理
循環(huán)冗余校驗碼(CRC)的基本原理是:在K位信息碼后再拼接R位的校驗碼,整個編碼長度為N位,因此,這種編碼也叫(N,K)碼。對于一個給定的(N,K)碼,可以證明存在一個最高次冪為N-K=R的多項式G(x)。根據G(x)可以生成K位信息的校驗碼,而G(x)叫做這個CRC碼的生成多項式。
校驗碼的具體生成過程為:假設發(fā)送信息用信息多項式C(X)表示,將C(x)左移R位,則可表示成C(x)*x的R次方,這樣C(x)的右邊就會空出R位,這就是校驗碼的位置。通過C(x)*X的R次方除以生成多項式G(x)得到的余數就是校驗碼。
CRC基本概念
CRC校驗碼位數 = 生成多項式位數 - 1。注意有些生成多項式的簡記式中將生成多項式的最高位1省略了。
多項式包括生成多項式G(x)和信息多項式C(x)。
如生成多項式為G(x)=x^4+x^3+x+1, 可轉換為二進制數碼11011。
而發(fā)送信息位 1111,可轉換為數據多項式為C(x)=x^3+x^2+x+1。
生成多項式
是接受方和發(fā)送方的一個約定,也就是一個二進制數,在整個傳輸過程中,這個數始終保持不變。
在發(fā)送方,利用生成多項式對信息多項式做模2除生成校驗碼。在接受方利用生成多項式對收到的編碼多項式做模2除檢測和確定錯誤位置。
應滿足以下條件:
a、生成多項式的最高位和最低位必須為1。
b、當被傳送信息(CRC碼)任何一位發(fā)生錯誤時,被生成多項式做除后應該使余數不為0。
c、不同位發(fā)生錯誤時,應該使余數不同。
d、對余數繼續(xù)做除,應使余數循環(huán)。
生成步驟
1、將x的最高次冪為R的生成多項式G(x)轉換成對應的R+1位二進制數。
2、將信息碼左移R位,相當于對應的信息多項式C(x)*x的R次方。
3、用生成多項式(二進制數)對信息碼做除,得到R位的余數。
4、將余數拼到信息碼左移后空出的位置,得到完整的CRC碼。
【例】假設使用的生成多項式是G(x)=x^3+x+1。4位的原始報文為1010,求編碼后的報文。
解:
1、將生成多項式G(x)=x^3+x+1轉換成對應的二進制除數1011。
2、此題生成多項式有4位(R+1)(注意:4位的生成多項式計算所得的校驗碼為3位,R為校驗碼位數),要把原始報文C(x)左移3(R)位變成1010 000
3、用生成多項式對應的二進制數對左移3位后的原始報文進行模2除(高位對齊),相當于按位異或:
1010000
1011
0001000
____1011
_____011
得到的余位011,所以最終編碼為:1010 011
上述推算過程,有助于我們理解CRC的概念。但直接編程來實現上面的算法,不僅繁瑣,效率也不高。實際上在工程中不會直接這樣去計算和驗證CRC。
下表列出了一些見于標準的CRC資料,STM32使用的是CRC-32!
CRC
STM32F4的CRC介紹
STM32F4的循環(huán)冗余校驗計算單元是根據股東的生成多項式的到任一32位全字的CRC計算結果。在其他應用中,CRC技術主要應用于合適數據傳輸的或者數據存儲的正確性和完整性。標準的EN/IEC60335-1提供了一種核實閃存存儲器完整性的方法。CRC計算單元可以在程序運行時計算出軟件的標識,之后在連接是生成的參考表示比較,然后存放在指定的存儲器空間。
CRC的主要特性
· 使用CRC-32(以太網)多項式:0x4C11DB7
· X32+ X26+ X23+ X22+ X16+ X12+ X11+ X10+ X8+ X7+ X4+ X2+ X+1
· 一個32為數據寄存器用于輸入/輸出
· CRC計算時間:4個AHB時鐘周期(HCLK)
· 通用8位寄存器(可用于存放臨時數據)
CRC計算單元含有一個32位數據寄存器。
對該寄存器進行寫操作時,作為輸入寄存器,可以輸入要進行CRC金算的新數據。
對該寄存器進行讀操作時,返回上一次CRC的計算結果。
每一次寫入數據寄存器,其計算結構是前一次CRC計算結果和新計算結果的組合(隊2位字進行CRC計算而不是逐個字節(jié)計算)。在CRC計算期間會暫停CPU的寫操作,因此可以對寄存器CRC_DR進行背靠背或者連續(xù)的寫-讀操作??梢酝ㄟ^寄存器設置CRC_CR的RESET位來重置寄存器CRC_DR為0xFFFF FFFF。該操作不影響寄存器CRC_IDR沒得數據。
STM32F4的CRC庫
void CRC_ResetDR(void)復位CRC數據寄存器
uint32_t CRC_CalcCRC(uint32_t Data)計算32位數的CRC
uint32_t CRC_CalcBlockCRC(uint32_t pBuffer[],uint32_t BufferLength)計算多個32位數的CRC
uint32_t CRC_GetCRC(void)返回當前CRC數值
void CRC_SetIDRegister(uint8_t ID_Value)存入一個8位數據到獨立寄存器
uint8_t CRC_GetIDRegister(void)從獨立數據寄存器讀出8為數據