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２００４．２
单片机与嵌入式系统应用
ＣＲＣ－８高效简练的单片机实现方法
※
■ 福建农林大学 陈松岭
1ST STAGE
2ND STAGE
X X X 3RD STAGE
X 4TH STAGE
XOR
X 5TH STAGE
XOR
X 6TH STAGE
X 7TH STAGE
X 8TH STAGE XOR
X 输入数据
(LSB)
(MSB)CRC-8的生成多项式＝X +X +X +1
8
5
4
1 2 3 4 5 6 7 8 输入 原CRC
新CRC C R C *
h a0 b1 c2 ad03
abe014
bcf125
acdg0236
bdeh1347 H*
g h a0 b1 c2 ad03
abe014
bcf125
acdg0236 G*
f g h a0 b1 c2 ad03
abe014
bcf125 F*
e f g h a0 b1 c2 ad03
abe014 E*
d ae0 bf1 cg2
adh03 be14 cf25
adg036
abeh0147 D*
c ad0
abe01
bcf12
acdg023
bdeh134
cef245
adfg0356
abegh01467 C*
b c ad0
abe01
bcf12
acdg023
bdeh134
cef245
adfg0356 B*
a b c ad0
abe01
bcf12
acdg023
bdeh134
cef245 A*
0 1 2 3 4 5 6 7
本刊２００２年第９期《循环冗余校验码的单片机及
ＣＰＬＤ实现》［１］
和２００３年第８期《ＤＳ１８Ｂ２０串行通信误码的解决方法》［２］两篇文章，都讨论了如何在单片机中实现
ＣＲＣ－８校验的问题，但所给出的程序还不够精炼和完整。笔者在从事１－ｗｉｒｅ（单总线）器件（如ＤＳ１９６１Ｓ、ＤＳ１８Ｂ２０也是一种１－ｗｉｒｅ芯片）实际编程中，从ＣＲＣ－８的校验码生成器的硬件实现电路出发，从理论上推导出实现ＣＲＣ－８校验的公式，从而得出更为简练高效的单片机软件实现方法。
１ＣＲＣ－８校验过程分析
图１为ＣＲＣ－８校验码生成器的硬件实现电路，由移
位寄存器和异或门组成。从算术的角度，图１可以被看作是一个除法电路：输入的数为被除数，带有反馈作用的移位寄存器可视为除数，运算的商被丢弃。数据逐位输入到电路中进行运算。当数据输入完成之后，８位移位存器中数据就相对于定输入据流ＣＲＣ值。
在图ＳＴＡＧＥＳＴＡＧＥ对应ＣＲＣ￣第０路出发，输入１图值与原Ｃ的关系。
设当（Ｃｕｒｒｅｎｔ ＣＲＣ）值为＝ ｈｇｆｅ ｄｃｂａ （ＭＳＢ－＞ＬＳＢ），输入的值（Ｉｎｐｕｔ） ＝ ７６５４ ３２１０（７代表输入数据第７位的数据，６代表第６位数据，以此类推）。电路的运算结果如表１所列。表１中ａｂ表示ａ ＸＯＲ ｂ，即为ａ和ｂ的异或和。
令ＣＲＣ的临时值ＣＲＣＴＭＰ ＝ ＨＧＦＥ ＤＣＢＡ ＝ ＣｕｒｒｅｎｔＣＲＣ ＸＯＲ Ｉｎｐｕｔ，即为当前ＣＲＣ值与输入数据的异或和。有ＣＲＣＴＭＰ ＝ （ＨＧＦＥ ＤＣＢＡ） ＝ （ ｈｇｆｅｄｃｂａ ） ＸＯＲ （ ７６５４３２１０ ）。
定义ａｂ＝ａ ＸＯＲ ｂ，有Ｈ ＝ ｈ ＸＯＲ ７ ＝ Ｈ７，Ｇ＝ｇ６，Ｆ＝ｆ５，Ｅ＝ｅ４，Ｄ＝ｄ３，Ｃ＝ｃ２，Ｂ＝ｂ１，Ａ＝ａ０
定义Ｈ＊＝ｈ的新值，有 Ｈ＊ ＝ ｈｎｅｗ，Ｇ＊ ＝ ｇｎｅｗ等等。定义ＣＲＣ＊＝ ＣＲＣ的新值。
因此，根据表１中新ＣＲＣ值，有公式１：
Ｈ＊＝ＢＤＥＨ ，Ｇ＊＝ＡＣＤＧ ，Ｆ＊＝ＢＣＦ ，Ｅ＊＝ＡＢＥ ，Ｄ＊＝ＡＢＥＨ，Ｃ＊＝ＡＢＥＧＨ，Ｂ＊＝ＡＤＦＧ，Ａ＊＝ＣＥＦ
ＣＲＣ＊＝Ｈ＊ Ｇ＊ Ｆ＊ Ｅ＊ Ｄ＊ Ｃ＊ Ｂ＊ Ａ＊ （ＭＳＢ－＞ＬＳＢ） （１）
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Microcontrollers & E mbedded Systems
２００４．２
表２ ＣＲＣ８ＣＡＬ和ＣＲＣ８Ｔａｂｌｅ的程序性能比较
目标代码
长度/B 执行时间 /μs CRC 使用的 内存单元 程序中使用的 寄存器 使用的场合
CRC8CAL 61 41 可位寻址单元 A ，R2，Cy
程序存储区空间紧张，对校验速度要求不高
CRC8Table
261
7
普通单元
A
校验速度要求较高的应用
Ｃ、Ｂ、Ａ的值有关，也就是只和当前ＣＲＣ值与输入值的异或和（ＣＲＣＴＭＰ）有关。在取得ＣＲＣＴＭＰ后，求得新ＣＲＣ值有两种不同的方法：① 根据ＣＲＣＴＭＰ每一位值直接求出新的ＣＲＣ值；② 根据以上分析结果编制一份２５６字节的表格，以ＣＲＣＴＭＰ作为索引查表得到新的ＣＲＣ值。
２ＣＲＣ－８的单片机软件实现
根据公式１，采用直接计算和查表法编制的ＭＣＳ５１
汇编语言程序分别为ＣＲＣ８ＣＡＬ和ＣＲＣ８Ｔａｂｌｅ。程序见本刊网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｐｊ．ｃｏｍ．ｃｎ）。
ＣＲＣ８ＣＡＬ和ＣＲＣ８Ｔａｂｌｅ的程序性能比较，如表２所列。系统晶振假设为１２ＭＨｚ。
３实例分析
以１－ｗｉｒｅ芯片的实际编程说明。如某个ＤＳ１９６１Ｓ芯
片的６４位地址码为：３３ ３５ Ｅ１ ０４ ００ ００ ００ ４Ｃ（十六进制数），依次存放在ＡｄｄｒＮｏＢｕｆ的８字节缓冲区中。根据１－ｗｉｒｅ地址码的组成规则，８字节数据全部通过ＣＲＣ－８校验后的结果应为零［３］
。下文给出相应程序段。
ＭＯＶ ＣＲＣ，＃０；３ 字节，２μｓ，ＣＲＣ单元清
；零，使用前ＣＲＣ应清零
ＭＯＶ Ｒ０，＃ＡｄｄｒＮｏＢｕｆ；２字节，１μｓ，Ｒ０－＞缓冲区，
；第一字节（３３Ｈ）存放在；ＡｄｄｒＮｏＢｕｆ单元
ＭＯＶ Ｒ３，＃８；２字节，１μｓ，Ｒ３为计数单
；元，地址码共８字节
ＤｏＣＲＣ：ＭＯＶ Ａ，＠Ｒ０；１字节，１μｓ，取出数据
ＡＣＡＬＬ ＣＲＣ８ＣＡＬ；２字节，２μｓ，语句１。进行
；ＣＲＣ单元中
ＡＣＡＬＬ ＣＲＣ８Ｔａｂｌｅ
；２字节，２μｓ；语句２。语句１；可由语句２加上语句３代替ＭＯＶ ＣＲＣ，Ａ；２字节，１μｓ；语句３ＩＮＣ Ｒ０
；１字节，１μｓ；下一个数据ＤＪＮＺ Ｒ３，ＤｏＣＲＣ；２字节，２μｓ
…
；完成整个地址码的校验，正；确的校验结果应为０
这样，在１２ＭＨｚ系统晶振下，完成８字节数据的ＣＲＣ－８校验最慢只需要３８０μｓ，最快只需要１１６μｓ。而利用参考文献［２］提供的程序，完成相同的８字节数据的ＣＲＣ－８校验需要９７８μｓ，并且占用更多的工作寄存器。
结 语
根据公式１，也可以利用高级语言或在其它类型的单片机中快速实现ＣＲＣ－８的软件编码校验程序，或者在
ＣＰＬＤ和ＦＰＧＡ等可编程逻辑器件上实现高效的ＣＲＣ－８校验电路。同样，根据本文所述的原理，也可以推导出快速实现ＣＲＣ－１６软件编码的公式。得到的公式和ＭＣＳ５１的汇编程序也是十分简洁的。
参考文献
１来卫国，徐冉． 循环冗余校验码的单片机及ＣＰＬＤ实现．单片机与嵌入式系统应用，２００２（９）２宋寅卯，高卫民． ＤＳ１８Ｂ２０串行通信误码的解决方法．单片机与嵌入式系统应用，２００３（８）３黄宇飞，等． 单片机单总线技术． 单片机与嵌入式系统应用，２００１（１）４
Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．Ｂｏｏｋ ｏｆ ｉＢｕｔｔｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ．
ｐｄｆ ． ｗｗｗ．ｉｂｕｔｔｏｎ．ｃｏｍ
（收稿日期：２００３－０９－０９）