常用的crc16标准校验算法和C代码

一路上

前言

CRC即循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Check）：是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。奇偶校验虽然简单，但是漏检率太高，而CRC则要低的多，所以大多数都是使用CRC来校验。CRC也称为多项式码。

循环冗余检查（CRC）是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，进而可以保证在软件层次上数据传输的正确性和完整性。

一、CRC16校验码的使用

现选择最常用的CRC-16校验，说明它的使用方法。

根据Modbus协议，常规485通讯的信息发送形式如下：

地址	功能码	数据信息	校验码
1byte	1byte	nbyte	2byte

CRC校验是前面几段数据内容的校验值，为一个16位数据，发送时，低8位在前，高8为最后。

例如：信息字段代码为： 1011001，校验字段为：1010。

发送方：发出的传输字段为： 1 0 1 1 0 0 1 1 0 10

信息字段 校验字段

接收方：使用相同的计算方法计算出信息字段的校验码，对比接收到的实际校验码，如果相等及信息正确，不相等则信息错误；或者将接受到的所有信息除多项式，如果能够除尽，则信息正确。

二、CRC16校验码计算方法

常用查表法和计算法。计算方法一般都是：

1. 预置1个16位的寄存器值0xFFFF，称此寄存器为CRC寄存器；

2. 把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器，高八位数据不变；

3. 把CRC寄存器的内容右移一位（朝高位）用0填补最高位，并检查右移后的移出位；

4. 如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1，CRC寄存器与一多项式（A001）进行异或；

5. 重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；

6. 重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；

7. 将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换；

8. 最后得到的CRC寄存器内容即为：CRC码。

以上计算步骤中的多项式A001是8005按位颠倒后的结果。

查表法是将移位异或的计算结果做成了一个表，就是将0~256放入一个长度为16位的寄存器中的低八位，高八位填充0，然后将该寄存器与多项式0XA001按照上述3、4步骤，直到八位全部移出，最后寄存器中的值就是表格中的数据，高八位、低八位分别单独一个表。

三、CRC16常见几个标准的算法

CRC16常见的标准有以下几种，被用在各个规范中，其算法原理基本一致，就是在数据的输入和输出有所差异，下边把这些标准的差异列出，并给出C语言的算法实现。

模式	多项式	初始值	数据位序	结果处理
CRC16_CCITT	x16+x12+x5+1 (0x1021)	0x0000	低位在前，高位在后	与0x0000异或
CRC16_CCITT_ FALSE	x16+x12+x5+1 (0x1021)	0xFFFF	低位在后，高位在前	与0x0000异或
CRC16_XMODEM	x16+x12+x5+1 (0x1021)	0x0000	低位在后，高位在前	与0x0000异或
CRC16_X25	x16+x12+x5+1 (0x1021)	0xFFFF	低位在前，高位在后	与0FFFF异或
CRC16_MODBUS	x16+x15+x2+1 (0x8005)	0xFFFF	低位在前，高位在后	与0000异或
CRC16_IBM	x16+x15+x2+1 (0x8005)	0x0000	低位在前，高位在后	与0000异或
CRC16_MAXIM	x16+x15+x2+1 (0x8005)	0x0000	低位在前，高位在后	与0xFFFF异或
CRC16_USB	x16+x15+x2+1 (0x8005)	0xFFFF	低位在前，高位在后	与0xFFFF异或

多项式产生 x16+x12+x5+1（0x1021）：x16表示第16位为1，x5表示第5位为1

即：(1 << 16)? |? (1 << 12)? |? (1 << 5) | (1) = 0x11021，因CRC16有效位数是16bit，故只取低16位

四、CRC16的算法原理

1. 根据CRC16的标准选择初值CRCIn的值。

2. 将数据的第一个字节与CRCIn高8位异或。

3. 判断最高位，若该位为 0 左移一位，若为 1 左移一位再与多项式Hex码异或。

4. 重复3直至8位全部移位计算结束。

5. 重复将所有输入数据操作完成以上步骤，所得16位数即16位CRC校验码。

五、具体程序

单字节位序翻转

1. /**
   
2. **************************************************************************************************
   
3. * @Brief    Single byte data inversion        
   
4. * @Param   
   
5. *            @DesBuf: destination buffer
   
6. *            @SrcBuf: source buffer
   
7. * @RetVal    None
   
8. * @Note      (MSB)0101_0101 ---> 1010_1010(LSB)
   
9. **************************************************************************************************
   
10. */
    
11. void InvertUint8(unsigned char *DesBuf, unsigned char *SrcBuf)
    
12. {
    
13.     unsigned char temp = 0;
    
14. 
    
15.     for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
16.         if (SrcBuf[0] & (1 << i)) {
    
17.             temp |= 1 << (7 - i);
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     DesBuf[0] = temp;
    
21. }

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双字节位序翻转

1. /**
   
2. **************************************************************************************************
   
3. * @Brief    double byte data inversion        
   
4. * @Param   
   
5. *            @DesBuf: destination buffer
   
6. *            @SrcBuf: source buffer
   
7. * @RetVal    None
   
8. * @Note      (MSB)0101_0101_1010_1010 ---> 0101_0101_1010_1010(LSB)
   
9. **************************************************************************************************
   
10. */
    
11. void InvertUint16(unsigned short *DesBuf, unsigned short *SrcBuf)  
    
12. {
    
13.     unsigned short temp = 0;
    
14. 
    
15.     for (int i = 0; i < 16; i++) {
    
16.         if (SrcBuf[0] & (1 << i)) {
    
17.             temp |= 1 << (15 - i);
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     DesBuf[0] = temp;
    
21. }

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1、CCITT

1. unsigned short CRC16_CCITT(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0x0000;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x1021;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    
21.     return (wCRCin);
    
22. }

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2、CCITT_FALSE

1. unsigned short CRC16_CCITT_FALSE(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {  
   
3.     unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x1021;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         wCRCin ^= (wChar << 8);
   
10. 
    
11.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
12.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
13.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
14.             } else {
    
15.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
16.             }
    
17.         }
    
18.     }
    
19.     return (wCRCin);
    
20. }

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3、 XMODEM

1. unsigned short CRC16_XMODEM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0x0000;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x1021;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         wCRCin ^= (wChar << 8);
   
10. 
    
11.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
12.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
13.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
14.             } else {
    
15.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
16.             }
    
17.         }
    
18.     }
    
19.     return (wCRCin);
    
20. }

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4、X25

1. unsigned short CRC16_X25(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x1021;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0;i < 8;i++) {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    
21.     return (wCRCin^0xFFFF);
    
22. }

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5、MODBUS

1. unsigned short CRC16_MODBUS(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x8005;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0; i < 8; i++ {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    
21.     return (wCRCin);
    
22. }

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6、 IBM

1. unsigned short CRC16_IBM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0x0000;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x8005;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
    
21.     return (wCRCin);
    
22. }

复制代码

7、 MAXIM

1. unsigned short CRC16_MAXIM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0x0000;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x8005;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    
21.     return (wCRCin^0xFFFF);
    
22. }

复制代码

8、USB

1. unsigned short CRC16_USB(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
   
2. {
   
3.     unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
   
4.     unsigned short wCPoly = 0x8005;
   
5.     unsigned char wChar = 0;
   
6. 
   
7.     while (usDataLen--) {
   
8.         wChar = *(puchMsg++);
   
9.         InvertUint8(&wChar, &wChar);
   
10.         wCRCin ^= (wChar << 8);
    
11. 
    
12.         for (int i = 0; i < 8; i++) {
    
13.             if (wCRCin & 0x8000) {
    
14.                 wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
    
15.             } else {
    
16.                 wCRCin = wCRCin << 1;
    
17.             }
    
18.         }
    
19.     }
    
20.     InvertUint16(&wCRCin, &wCRCin);
    
21.     return (wCRCin^0xFFFF);
    
22. }

复制代码

六、查表法例子

速度快，语句少，但表格占用一定的程序空间。

逆序CRC表

1. unsigned char aucCRCHi[]{
   
2.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
   
3.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
   
4. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
   
5.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
   
6.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
   
7.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
   
8.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
   
9.        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
   
10.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
11.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    
12.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
13.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
14.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
15.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
16.        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
17.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
18.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
19.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    
20.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
21.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
22.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    
23.        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
    
24. 
    
25. };
    
26. 
    
27. unsigned char aucCRCLo[]{

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函数调用

1. int main()
   
2. {
   
3.        unsigned char checkBitLow, checkBitHig;
   
4.        unsigned char pCharData[6] = { 0x01 ,0x03,0x00,0x00,0x00,0x02 };
   
5.        unsigned int crc = chkcrc(pCharData, 6);
   
6.        checkBitLow = (unsigned char)(crc & 0xff); //校验位低8位
   
7.        checkBitHig = (unsigned char)((crc >> 8) & 0xff); //校验位高8位
   
8.        printf ("chkcrc checkBitLow:%02X checkBitHig:%02X \n", checkBitHig,
   
9. checkBitLow);
   
10.        crc = GetQuickCRC16(pCharData, 6);
    
11.        checkBitLow = (unsigned char)(crc & 0xff);
    
12.        checkBitHig = (unsigned char)((crc >> 8) & 0xff);
    
13.        printf("GetQuickCRC16 checkBitLow:%02X checkBitHig:%02X \n", checkBitHig, checkBitLow);
    
14. }

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测试结果：