[i] Начальные сведения о вычислении контрольной суммы CRC

ID статьи: 60898

Дата последнего изменения: 26.11.2025 08:46:13

CRC (cyclic redundancy code) - циклически избыточный код или же контрольная сумма. Представляет из себя число (код), вычисленное на основе исходной информации, которое передается вместе с ней (дописывается в конце слова информационной части). Функция, выполняемая CRC - это контроль безошибочной передачи исходной информации (диагностика ошибок при передаче, если они возникнут).

Блок расчета контрольной суммы реализован в МК К1986ВК234, К1986ВК025, MDR1206(A)FI и MDR1215LGI для аппаратного вычисления 16 битного CRC.

Содержание

1. Полином и расчёт контрольной суммы
1.1 Порождающий многочлен
1.2 Расчёт CRC
2. Блок CRC в К1986ВК234, К1986ВК025, MDR1206(A)FI и MDR1215LGI

1. Полином и расчёт контрольной суммы

Для расчёта контрольной суммы нам необходимы:

1) входные данные;

2) эквивалентная полиномиальная функция CRC.

1.1 Порождающий многочлен

Чтобы рассчитать CRC из входных данных, необходима определенная последовательность, которая записывается с помощью порождающего многочлена. Обычно в спецификациях указывают именно порождающий или результирующий полином. Для понимания формирования полинома в качестве примера приведём таблицу:

Таблица 1 - Формирование полиномов для расчёта CRC

Стоит отметить, помимо приведённой таблицы, существует больше количество различных форматов многочленов или полиномов для генерации CRC.

1.2 Расчёт CRC

Расчёт самого CRC осуществляется с помощью операции XOR (сложение по модулю 2/исключающее «или»). В интернете есть много примеров как правильно выполнять расчет. Рассмотрим некоторые из них.

1) Для начала выполняем расчёт контрольный суммы:

Рисунок 1 - Расчёт CRC

2) Затем выполним проверку данных по контрольной сумме:

Рисунок 2 - Проверка данных с помощью CRC

3) Добавим в данные ошибку, чтобы обнаружить её с помощью контрольной суммы:

Рисунок 3 - Обнаружение ошибки с помощью CRC

2. Блок CRC в К1986ВК234, К1986ВК025, MDR1206(A)FI и MDR1215LGI

Как уже ранее было отмечено, блок аппаратного расчёта контрольной суммы присутствует в МК К1986ВК234, К1986ВК025, MDR1206(A)FI и MDR1215LGI. Представлен он 5-тю регистрами: управления, статуса, входных/выходных данных и регистра задания полинома. Блок имеет возможность выполнять расчёт только 16-битного crc, о чём говорит "1" старшего разряда регистра CRC_POL, которую нельзя изменить. Блок на вход может принимать 8-ми, 16-ти, 32-х битные слова данных, может обрабатывать их как в прямом, так и в обратном порядке (со старшего бита). Скорость расчёт составляет 2 бита /PCLK. В контроллере реализовано FIFO на 4 отсчёта, а также канал DMA для загрузки новых слов. Запрос к DMA формируется при условии опустошения FIFO.

Особенности работы с блоком CRC рассмотрим на МК К1986ВК234, пример CRC, который входит в "Software pack for Keil MDK 5 for MCU MDR32F21QI, MDR32F23QI" (Examples\MDR32F21QI\CRC).
Первоначально необходимо разрешить тактирование PCLK блока CRC в регистре PER2_CLOCK, после чего провести его инициализацию. Сначала выполним функцию CRC_StructInit(), которая присваивает элементам входной структуры CRC_InitStruct значения по умолчанию:

 void CRC_StructInit(CRC_InitTypeDef * CRC_InitStruct) 

 { 

 
   CRC_InitStruct->CRC_DataSize = CRC_DATA_SIZE_8BIT; 

 
   CRC_InitStruct->CRC_DataLoadSize = CRC_DATA_LOAD_SIZE_8BIT; 

 
   CRC_InitStruct->CRC_DMAState = DISABLE; 

 
   CRC_InitStruct->CRC_EndianMode = CRC_LITTLE_ENDIAN_MODE; 

 
   CRC_InitStruct->CRC_Polynom = 0; 

 
   CRC_InitStruct->CRC_StartValue = 0; 

 }

Далее изменим настройки требуемые настройки структуры CRC_InitStruct, в данном примере - это задание размера загружаемых данных, порядок бит при вычислении CRC, полином и начальное значение:

 CRC_StructInit(&CRC_InitStruct); 

  

 
CRC_InitStruct.CRC_DataLoadSize = CRC_DATA_LOAD_SIZE_32BIT; 

 
CRC_InitStruct.CRC_EndianMode = CRC_MODE_LITTLE_ENDIAN; 

 
CRC_InitStruct.CRC_Polynom = 0x8005; 

 
CRC_InitStruct.CRC_StartValue = 0xFFFF; 

 
CRC_Init(&CRC_InitStruct);

Когда блок настроен, можно разрешать его работу, а затем заполнять FIFO данными. В стандартном примере входными данными является массив из 9 элементов, но блок CRC имеет FIFO только на 4 отсчёта, поэтому, загружая данные, необходимо дождаться появления свободного места в FIFO.

 for (Cnt = 0; Cnt < (CRC_ARRAY_SIZE / sizeof(*PtrData)); Cnt++) { 

 
   while (CRC_GetFlagStatus(CRC_FIFO_FULL) == SET) { } 

 
   CRC_WriteData(PtrData[Cnt]); 

 
}

Итак, после прогона всего массива элементов мы получим конечное значение контрольный суммы, рассчитанное аппаратным блоком микроконтроллера. Это значение сравнивается со значением CRC, полученным с помощью функции программного расчёта CRC, на вход которой подаётся тот же массив исходных данных. В интернете есть множество реализаций функции программного расчета CRC, воспользуемся одной из них. Входными данными является указатель на массив данных и его размерность, возвращает функция CRC.

 uint16_t Crc16(uint8_t* PtrBlock, uint16_t BlockLength) 

 
{ 

 
   uint16_t CRCResult = 0xFFFF; 

 
   while (BlockLength--) { 

 
     CRCResult = (CRCResult >> 8) ^ Crc16Table[(CRCResult & 0xFF) ^ *PtrBlock++]; 

 
   } 

 
   return CRCResult; 

 
}

Таблица CRC16Table[256]:

 const unsigned short Crc16Table[256] = 

 
{ 

 
   0x0000, 0xC0C1, 0xC181, 0x0140, 0xC301, 0x03C0, 0x0280, 0xC241, 

 
   0xC601, 0x06C0, 0x0780, 0xC741, 0x0500, 0xC5C1, 0xC481, 0x0440, 

 
   0xCC01, 0x0CC0, 0x0D80, 0xCD41, 0x0F00, 0xCFC1, 0xCE81, 0x0E40, 

 
   0x0A00, 0xCAC1, 0xCB81, 0x0B40, 0xC901, 0x09C0, 0x0880, 0xC841, 

 
   0xD801, 0x18C0, 0x1980, 0xD941, 0x1B00, 0xDBC1, 0xDA81, 0x1A40, 

 
   0x1E00, 0xDEC1, 0xDF81, 0x1F40, 0xDD01, 0x1DC0, 0x1C80, 0xDC41, 

 
   0x1400, 0xD4C1, 0xD581, 0x1540, 0xD701, 0x17C0, 0x1680, 0xD641, 

 
   0xD201, 0x12C0, 0x1380, 0xD341, 0x1100, 0xD1C1, 0xD081, 0x1040, 

 
   0xF001, 0x30C0, 0x3180, 0xF141, 0x3300, 0xF3C1, 0xF281, 0x3240, 

 
   0x3600, 0xF6C1, 0xF781, 0x3740, 0xF501, 0x35C0, 0x3480, 0xF441, 

 
   0x3C00, 0xFCC1, 0xFD81, 0x3D40, 0xFF01, 0x3FC0, 0x3E80, 0xFE41, 

 
   0xFA01, 0x3AC0, 0x3B80, 0xFB41, 0x3900, 0xF9C1, 0xF881, 0x3840, 

 
   0x2800, 0xE8C1, 0xE981, 0x2940, 0xEB01, 0x2BC0, 0x2A80, 0xEA41, 

 
   0xEE01, 0x2EC0, 0x2F80, 0xEF41, 0x2D00, 0xEDC1, 0xEC81, 0x2C40, 

 
   0xE401, 0x24C0, 0x2580, 0xE541, 0x2700, 0xE7C1, 0xE681, 0x2640, 

 
   0x2200, 0xE2C1, 0xE381, 0x2340, 0xE101, 0x21C0, 0x2080, 0xE041, 

 
   0xA001, 0x60C0, 0x6180, 0xA141, 0x6300, 0xA3C1, 0xA281, 0x6240, 

 
   0x6600, 0xA6C1, 0xA781, 0x6740, 0xA501, 0x65C0, 0x6480, 0xA441, 

 
   0x6C00, 0xACC1, 0xAD81, 0x6D40, 0xAF01, 0x6FC0, 0x6E80, 0xAE41, 

 
   0xAA01, 0x6AC0, 0x6B80, 0xAB41, 0x6900, 0xA9C1, 0xA881, 0x6840, 

 
   0x7800, 0xB8C1, 0xB981, 0x7940, 0xBB01, 0x7BC0, 0x7A80, 0xBA41, 

 
   0xBE01, 0x7EC0, 0x7F80, 0xBF41, 0x7D00, 0xBDC1, 0xBC81, 0x7C40, 

 
   0xB401, 0x74C0, 0x7580, 0xB541, 0x7700, 0xB7C1, 0xB681, 0x7640, 

 
   0x7200, 0xB2C1, 0xB381, 0x7340, 0xB101, 0x71C0, 0x7080, 0xB041, 

 
   0x5000, 0x90C1, 0x9181, 0x5140, 0x9301, 0x53C0, 0x5280, 0x9241, 

 
   0x9601, 0x56C0, 0x5780, 0x9741, 0x5500, 0x95C1, 0x9481, 0x5440, 

 
   0x9C01, 0x5CC0, 0x5D80, 0x9D41, 0x5F00, 0x9FC1, 0x9E81, 0x5E40, 

 
   0x5A00, 0x9AC1, 0x9B81, 0x5B40, 0x9901, 0x59C0, 0x5880, 0x9841, 

 
   0x8801, 0x48C0, 0x4980, 0x8941, 0x4B00, 0x8BC1, 0x8A81, 0x4A40, 

 
   0x4E00, 0x8EC1, 0x8F81, 0x4F40, 0x8D01, 0x4DC0, 0x4C80, 0x8C41, 

 
   0x4400, 0x84C1, 0x8581, 0x4540, 0x8701, 0x47C0, 0x4680, 0x8641, 

 
   0x8201, 0x42C0, 0x4380, 0x8341, 0x4100, 0x81C1, 0x8081, 0x4040 

  

 
};