crc校验码编程

crc异或校验算法

CRC异或校验算法

CRC（Cyclic Redundancy Check）异或校验算法是一种常用的数据校验算法，通过对数据进行异或运算来检测数据传输过程中是否出现错误。本文将介绍CRC异或校验算法的原理、实现步骤以及一些应用场景。

一、原理

CRC异或校验算法的原理基于二进制数的异或运算。在数据传输过程中，发送方通过对数据进行异或运算，生成校验码，然后将数据和校验码一起发送给接收方。接收方收到数据后，同样对数据进行异或运算，得到一个校验码。如果接收到的校验码与计算得到的校验码一致，说明数据传输过程中没有出现错误。反之，如果校验码不一致，就意味着数据出现错误。

二、实现步骤

CRC异或校验算法的实现步骤如下：

1.选择一个生成多项式，通常采用标准的CRC-16、CRC-32等多项式。

2.将生成多项式转换为二进制数，并且在最高位补1。

3.将要发送的数据转换为二进制数。

4.将数据的最高位与生成多项式的最高位对齐，然后进行异或运算。 5.将异或运算结果后移一位，并将下一位数据与生成多项式最高位进行异或运算。

6.重复上述步骤，直到所有数据都进行过异或运算。

7.最后得到的结果就是校验码，将校验码附加到数据后发送给接收方。

三、应用场景

CRC异或校验算法广泛应用于数据通信领域，特别是在串口通信、以太网通信和无线通信中。由于其简单高效的特点，CRC异或校验算法被广泛接受并应用于各种通信协议中。以下是一些常见的应用场景：

1.串口通信：在串口通信中，为了保证数据的可靠传输，常常使用CRC异或校验算法对数据进行校验。接收方在接收到数据后，通过对数据进行异或运算，判断数据是否正确。

2.以太网通信：在以太网通信中，CRC异或校验算法用于检测数据帧是否出现错误。接收方通过对数据帧进行异或运算，判断数据是否正确，如果校验码不一致，则丢弃该数据帧。

3.无线通信：在无线通信中，由于受到信道干扰等因素的影响，数据很容易出现错误。通过使用CRC异或校验算法，可以有效地检测并纠正数据错误，提高数据传输的可靠性。

在西门子PLC中使用SCL语言实现CRC校验计算

在西门子PLC中运用传统梯形图方式和查表法实现Modbus通讯和CRC校验，会影响控制的稳定和对采集设备的数量和数据量有所限制，无法做到高效、稳定。采用SCL语言编程很好解决了原有的问题，并使控制器效率大大提高。

标签： 西门子PLC;SCL语言;Modbus;CRC校验

1、引言

当前几乎所有的PLC控制器都带有Modbus总线通信接口，这其中也包括西门子的S7300和S7400系列[1]，西门子PLC的CPU模块自身不带有Modbus通信口，需配置相应的RS485通讯模块（CP340/CP341/CP440/CP441），再配置相应的Modbus通讯协议硬件狗，就是说你要用西门子PLC做Modbus通讯时，你需要增加RS485通讯模块和Modbus通讯协议硬件狗费用。根据西门子公开报价，Modbus通讯协议硬件狗的价格要14000.00元。而且用传统的梯形图编程方法实现CRC校验，會导致CPU处理量迅速增加，严重占用了CPU的资源，导致CPU死机，影响系统的稳定性。

为解决以上问题，我们以前采用查表法解决CRC校验问题，但用查表发存在很大的局限性，比如：只能有固定的设备地址、固定的数据长度和固定的数据寄存器地址;当需通讯的设备有几十台或上百台后，查表法就会显的效率很低、程序累赘繁琐，影响系统稳定。

使用SCL语言编程方式（除西门子编程软件外需另外安装的一种编程方式，这是一种类似于C语言的一种编程方式），就很好的解决了以上问题。

2、Modbus通讯和CRC校验的相关介绍

2.1 Modbus通讯协议

Modbus通讯协议[2]在一根通讯线上采用主从应答方式的通讯连接方式。首先主机寻址到唯一设备地址的终端（从机），随后从机发出相应信号以反向的方式传输给主机。

Modbus通讯只允许主机和从机之间通讯，不允许从机之间通讯，这样就保证了从机在初始化时占有数据链路，而仅限于相应到达本从机的查询信号。

4．4．6 循环冗余校验码

循环冗余校验码（Cyclic

Redundancy Check ,CRC）是一种

检错、纠错能力很强的数据校验码，

主要用于计算机网络、同步通信及

磁表面存储器等应用场合。

循环冗余校验码是通过除法运算

来建立有效信息位和校验位之间

的约定关系。假定，待编码的有效

信息以多项式M（X）表示，将它左

移若干位后，用另一个约定的多项

式G（X）去除，所产生的余数就是

校验位。有效信息位与校验位相拼

接就构成了CRC码。当接收方收到发来的CRC码后，他仍用约定的多

项式G（X）去除，若余数为0，表

明该代码接收无误；若余数不为0，

表明某一位出错，再进一步由余数

值确定出错的位置，并予以纠正。

1．循环冗余校验码的编码方法

如图3-7所示，循环冗余校验码

由两部分组成，左边为信息位，右

边为校验位。若信息位为N位，校

验位为K位，则该校验码被称为（N

＋K，N）码。

循环冗余校验码的编码步骤如下： （1）将待编码的N位有效信息位

表示为一个n－1阶的多项式M（X）。

（2）将M（X）左移K位，得到M

（X）·Xk（K由预选的K＋1位的

生成多项式G（X）决定）。

（3）用一个预选好的K＋1位的

生成多项式G（X）对M（X）·Xk

作模2除法。

（4）把左移K位后的的有效信息

位与余数作模2加法，即形成长度

为N＋K的CRC码。

M（X）·Xk＋R(X) ＝Q(X)·G(X)

这里，需介绍一下模2的运算规

则。模2

运算不考虑加法的进位和减法的借位，即0±0＝0，0±1＝1，

1±0＝1，1±1＝0。作模2除法时，

上商的原则是当部分余数首位是1

时（即使被除数比除数小），商取

1，反之商取0，然后按模2加减求

得余数。当被除数逐步除完时，最

终的余数比除数少一位，此余数就

是校验位。

例3．26：选择生成多项式为G(X)

＝X3＋X＋1，请把4位有效信息

1100编码成CRC码。

解：步骤1：M(X) ＝X3＋X2＝

1100

步骤2：M(X)·X3＝X6＋X5＝

CRC校验算法

CRC校验算法

CRC(Cyclic Redundancy Check)循环冗余校验是常用的数据校验方法，讲CRC算法的文章很多，之所以还要写这篇，是想换一个方法介绍CRC算法，希望能让大家更容易理解CRC算法。

先说说什么是数据校验。数据在传输过程（比如通过网线在两台计算机间传文件）中，由于传输信道的原因，可能会有误码现象（比如说发送数字5但接收方收到的却是6），如何发现误码呢？方法是发送额外的数据让接收方校验是否正确，这就是数据校验。最容易想到的校验方法是和校验，就是将传送的数据(按字节方式)加起来计算出数据的总和，并将总和传给接收方，接收方收到数据后也计算总和，并与收到的总和比较看是否相同。如果传输中出现误码，那么总和一般不会相同，从而知道有误码产生，可以让发送方再发送一遍数据。

CRC校验也是添加额外数据做为校验码，这就是CRC校验码，那么CRC校验码是如何得到的呢？非常简单，CRC校验码就是将数据除以某个固定的数（比如ANSI-CRC16中，这个数是0x18005），所得到的余数就是CRC校验码。

那这里就有一个问题，我们传送的是一串字节数据，而不是一个数据，怎么将一串数字变成一个数据呢？这也很简单，比如说2个字节B1，B2,那么对应的数就是(B1<<8)+B2；如果是3个字节B1，B2，B3，那么对应的数就是((B1<<16)+(B2<<8)+B3),比如数字是0x01,0x02,0x03，那么对应的数字就是0x10203；依次类推。如果字节数很多，那么对应的数就非常非常大，不过幸好CRC只需要得到余数，而不需要得到商。

从上面介绍的原理我们可以大致知道CRC校验的准确率，在CRC8中出现了误码但没发现的概率是1/256，CRC16的概率是1/65536，而CRC32的概率则是1/2^32，那已经是非常小了，所以一般在数据不多的情况下用CRC16校验就可以了，而在整个文件的校验中一般用CRC32校验。