Расчет CRC16

Yarockiisergei
Offline
Зарегистрирован: 17.01.2015

Уважаемые формумчане поделитесь примером расчета контрольной суммы CRC16.

 

Datak
Offline
Зарегистрирован: 09.10.2014
Yarockiisergei
Offline
Зарегистрирован: 17.01.2015

Спасибо !

Fedor256
Offline
Зарегистрирован: 08.08.2017



  #define P_16 0xA001
  
  static unsigned short crc_tab16[ 256 ];  // массив для таблицы CRC
  unsigned char writeData[8] =             // массив для отправляемых данных
    {
      0x01,   // 0  Адрес устройства
      0x06,   // 1  Функция записи одного регистра
      0x00,   // 2  Адрес регистра Hi байт
      0x63,   // 3  Адрес регистра Lo байт
      0xAB,   // 4  Записываемое значение старший байт(Hi)
      0xCD,   // 5  Записываемое значение младший байт(Lo)
      0x00,   // 6  Контрольная сумма CRC
      0x00    // 7  Контрольная сумма CRC 
     };               

  
   void setup() {
      Serial.begin(9600);
      init_crc16_tab( ); // инициализация таблицы для расчета CRC
   }
  
  // инициализация таблицы для расчета CRC
  void init_crc16_tab(){
    
      unsigned int i, j;
      unsigned short crc, c;
 
      for ( i=0; i < 256; i++ ){
          crc = 0;
          c = i;
          
          for ( j = 0; j < 8; j++ ){
              if ( ( crc ^ c ) & 0x0001 ){
                  crc = ( crc >> 1 ) ^ P_16;
              }
                  else{
                      crc =   crc >> 1;
                  }
          c = c >> 1;
          }
       crc_tab16[ i ] = crc;
      }
  }

 // расчет CRC
  unsigned short update_crc_16( unsigned short crc, char c ){
    unsigned short tmp, short_c;
    short_c = 0x00ff & ( unsigned short ) c;
    tmp =  crc ^ short_c;
    crc = ( crc >> 8 ) ^ crc_tab16[ tmp & 0xff ];
    return crc;
  }


  void loop() { 
    unsigned short crc_16_modbus = 0xffff;
    
    // Расчет CRC
    for ( int i = 0; i < sizeof(writeData)-2; i++ )    // -2 т.к. последние два байта CRC
        crc_16_modbus = update_crc_16( crc_16_modbus, writeData[i] );

    // добавление CRC к массиву данных
    writeData[6] = crc_16_modbus & 0xFF;
    writeData[7] = (crc_16_modbus >> 8) & 0xFF;

    // отправка посылки
    for (byte i = 0; i < sizeof(writeData) ; i++)        
         Serial.write(writeData[i]);                
    
    Serial.flush();

    delay(3000);
    
    // изменяем адрес на +1
    writeData[0]+=0x01; 

}

Скорректировал немного и добавил комментарии. 

 

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Пример 3-х разных алгоритмов расчёта CRC16-MODBUS (полином 0xA001).

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <avr/io.h>

const uint16_t PROGMEM wCRCTable[] =
{
    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
};

uint16_t GetCrc16Table( uint8_t * data, uint16_t len )
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;

    while ( len-- )
        crc = ( crc >> 8 ) ^ pgm_read_word( wCRCTable + ( ( crc & 0xFF ) ^ *data++ ) );

    return crc;
}

uint16_t GetCrc16Cycle( uint8_t * data, uint16_t len )
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;

    for ( uint16_t pos = 0; pos < len; pos++ )
    {
        crc ^= ( uint16_t ) data[ pos ];

        for ( uint16_t i = 8; i != 0; i-- )
        {
            if ( crc & 0x0001 )
            {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }
            else
                crc >>= 1;
        }
    }

    return crc;
}

uint16_t GetCrc16Simple( uint8_t * data, uint16_t len )
{
    uint8_t lo;
    union
    {
        uint16_t value;
        struct { uint8_t lo, hi; } bytes;
    } crc;

    crc.value = 0xFFFF;

    while ( len-- )
    {
        lo = crc.bytes.lo;
        crc.bytes.lo = crc.bytes.hi;
        crc.bytes.hi = lo ^ *data++;

        uint8_t mask = 1;

        if ( crc.bytes.hi & mask ) crc.value ^= 0x0240;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 1 ) ) crc.value ^= 0x0480;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 2 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x09;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 3 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x12;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 4 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x24;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 5 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x48;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 6 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x90;
        if ( crc.bytes.hi & ( mask << 7 ) ) crc.value ^= 0x2001;
    }

    return crc.value;
}

uint16_t crc16cycle, crc16table, crc16simple;

int main()
{
    uint8_t data[] = { 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39 };

    crc16cycle = GetCrc16Cycle( data, sizeof( data ) );
    crc16table = GetCrc16Table( data, sizeof( data ) );
    crc16simple = GetCrc16Simple( data, sizeof( data ) );

    while (1)
    {
        UDR = crc16cycle;
        UDR = crc16table;
        UDR = crc16simple;
    }
}

Время работы на ATmega16 @ 16 МГц:

Данные: "123456789"
Ключ: -O1

GetCrc16Table() - 13.3 мкс
GetCrc16Simple() - 20.0 мкс
GetCrc16Cycle() - 57.5 мкс

Данные: массив, размером 256 байт
Ключ: -O1

GetCrc16Table() - 0.35 мсек
GetCrc16Simple() - 0.53 мсек
GetCrc16Cycle() - 1.6 мсек

b707
Онлайн
Зарегистрирован: 26.05.2017

uni пишет:

Время работы на ATmega16 @ 16 МГц:

Данные: "123456789"
Ключ: -O1

GetCrc16Table() - 13.3 мкс
GetCrc16Simple() - 20.0 мкс
GetCrc16Cycle() - 57.5 мкс

Данные: массив, размером 256 байт
Ключ: -O1

GetCrc16Table() - 0.35 мсек
GetCrc16Simple() - 0.53 мсек
GetCrc16Cycle() - 1.6 мсек

что-то ерунда какая-то - массив из 9 элементов считается в 40 раз дольше, чем массив из 256 ? - может просто данные местами перепутали?

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

b707 пишет:

что-то ерунда какая-то - массив из 9 элементов считается в 40 раз дольше, чем массив из 256 ? - может просто данные местами перепутали?

мкс - микросекунды, мс - миллисекунды.

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

GetCrc16Simple() ближе по быстродействию к табличному, но не требует для работы таблицы. Можно сэкономить на памяти ОЗУ или флеш.

b707
Онлайн
Зарегистрирован: 26.05.2017

uni пишет:

мкс - микросекунды, мс - миллисекунды.

прошу прощения, не заметил

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Проверка кода: https://godbolt.org/z/9txEB2

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Более быстрый алгоритм для CRC16/MODBUS (0xA001) из библиотеки avrlibc:

Полный набор из 4-х методов: crc16-modbus.pdf

Результат для строки "123456789" равен 0x4B37. Для ATmega16 @ 16 МГц имеем:
 
Table - 12.9 мкс (таблица 512 байт)
Optim - 17.3 мкс (без таблицы, ~72 байта)
Simple - 20.0 мкс (без таблицы)
Cycle - 52.4 мкс (без таблицы)
andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

uni пишет:

Полный набор из 4-х методов: crc16-modbus.pdf

Извините, возникла проблема

Это вложение недоступно. Возможно, оно было удалено, или пользователь, который поделился им, может не иметь разрешения на его размещение здесь.

Код ошибки: 2C171/1

 

uni
uni аватар
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Может подскажите как прикрепить любой файл здесь?
 

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <avr/io.h>
const uint16_t PROGMEM wCRCTable[] =
{
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
};
uint16_t GetCrc16Table( uint8_t * data, uint16_t len )
{
union
{
uint16_t value;
struct { uint8_t lo, hi; } bytes;
} crc = { .value = 0xFFFF };
while ( len-- )
{
crc.bytes.lo ^= *data++;
crc.value = crc.bytes.hi ^ pgm_read_word( wCRCTable + crc.bytes.lo );
}
return crc.value;
}
static __inline__ uint16_t
_crc16_update( uint16_t __crc, uint8_t __data )
{
uint8_t __tmp;
uint16_t __ret;
__asm__ __volatile__ (
"eor %A0,%2" "\n\t"
"mov %1,%A0" "\n\t"
"swap %1" "\n\t"
"eor %1,%A0" "\n\t"
"mov __tmp_reg__,%1" "\n\t"
"lsr %1" "\n\t"
"lsr %1" "\n\t"
"eor %1,__tmp_reg__" "\n\t"
"mov __tmp_reg__,%1" "\n\t"
"lsr %1" "\n\t"
"eor %1,__tmp_reg__" "\n\t"
"andi %1,0x07" "\n\t"
"mov __tmp_reg__,%A0" "\n\t"
"mov %A0,%B0" "\n\t"
"lsr %1" "\n\t"
"ror __tmp_reg__" "\n\t"
"ror %1" "\n\t"
"mov %B0,__tmp_reg__" "\n\t"
"eor %A0,%1" "\n\t"
"lsr __tmp_reg__" "\n\t"
"ror %1" "\n\t"
"eor %B0,__tmp_reg__" "\n\t"
"eor %A0,%1"
: "=r" (__ret), "=d" (__tmp)
: "r" (__data), "0" (__crc)
: "r0"
);
return __ret;
}
uint16_t GetCrc16Optim( uint8_t * data, uint16_t len )
{
uint16_t crc = 0xFFFF;
while ( len-- )
{
crc = _crc16_update( crc, *data++ );
}
return crc;
}
uint16_t GetCrc16Cycle( uint8_t * data, uint16_t len )
{
uint16_t crc = 0xFFFF;
for ( uint16_t n = 0; n < len; n++ )
{
crc ^= data[n];
for ( uint8_t i = 8; i != 0; i-- )
{
if ( crc & 0x0001 )
 {
crc >>= 1;
crc ^= 0xA001;
}
else
crc >>= 1;
}
}
return crc;
}
uint16_t GetCrc16Simple( uint8_t * data, uint16_t len )
{
uint8_t lo;
union
{
uint16_t value;
struct { uint8_t lo, hi; } bytes;
} crc = { .value = 0xFFFF };
while ( len-- )
{
lo = crc.bytes.lo;
crc.bytes.lo = crc.bytes.hi;
crc.bytes.hi = lo ^ *data++;
uint8_t mask = 1;
if ( crc.bytes.hi & mask ) crc.value ^= 0x0240;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 1 ) ) crc.value ^= 0x0480;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 2 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x09;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 3 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x12;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 4 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x24;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 5 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x48;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 6 ) ) crc.bytes.hi ^= 0x90;
if ( crc.bytes.hi & ( mask << 7 ) ) crc.value ^= 0x2001;
}
return crc.value;
}
uint16_t crc16cycle, crc16table, crc16simple, crc16optim;
int main()
{
uint8_t data[] = { 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x39 };
crc16optim = GetCrc16Optim( data, sizeof( data ) );
crc16cycle = GetCrc16Cycle( data, sizeof( data ) );
crc16table = GetCrc16Table( data, sizeof( data ) );
crc16simple = GetCrc16Simple( data, sizeof( data ) );
UDR = crc16optim;
UDR = crc16cycle;
UDR = crc16table;
UDR = crc16simple;
}