用模2除法計(jì)算CRC碼的CRC校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)題目名稱：用模2除法計(jì)算CRC碼的CRC校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)引言： 循環(huán)冗余碼 CRC 檢驗(yàn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)控及通信領(lǐng)域，CRC計(jì)算可以靠專用的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于低成本的微控制器系統(tǒng)，在沒(méi)有硬件支持下實(shí)現(xiàn)CRC檢驗(yàn)，關(guān)鍵的問(wèn)題就是如何通過(guò)軟件來(lái)完成CRC計(jì)算，也就是CRC算法的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：C3用模2除法計(jì)算CRC碼的CRC校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)環(huán)境要求：Windows2000/XP/7；C；信息交換內(nèi)容為文本文件；信息交換方式為共享文件編碼要求：生成多項(xiàng)式為CRC-CCITT功

2、能要求：能在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)上運(yùn)行程序，一臺(tái)產(chǎn)生CRC碼，另一臺(tái)校驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)目標(biāo)： 用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)課程程序，完成用模2出發(fā)計(jì)算CRC碼的CRC校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)，掌握CRC碼的計(jì)算方法；掌握用C語(yǔ)言計(jì)算CRC碼的算法；熟練并掌握C語(yǔ)言在通信網(wǎng)絡(luò)中的編程實(shí)現(xiàn)方式及功能CRC 簡(jiǎn)介 CRC 校驗(yàn)的基本思想是利用線性編碼理論，在發(fā)送端根據(jù)要傳送的 k 位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)用的監(jiān)督碼（既 CRC 碼）r 位，并附在信息后邊，構(gòu)成一個(gè)新的二進(jìn)制碼序列數(shù)共(k+r)位，最后發(fā)送出去。在接收端，則根據(jù)信息碼和 CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定傳送中是否出錯(cuò)。16 位的 CRC 碼產(chǎn)生的規(guī)則

3、是先將要發(fā)送的二進(jìn)制序列數(shù)左移 16 位（既乘以 162 ）后，再除以一個(gè)多項(xiàng)式，最后所得到的余數(shù)既是 CRC 碼，如式（2-1）式所示，其中 B(X)表示 n 位的二進(jìn)制序列數(shù)，G(X)為多項(xiàng)式，Q(X)為整數(shù)，R(X)是余數(shù)（既 CRC 碼）。 （2-1）求CRC碼所采用模 2 加減運(yùn)算法則，既是不帶進(jìn)位和借位的按位加減，這種加減運(yùn)算實(shí)際上就是邏輯上的異或運(yùn)算，加法和減法等價(jià)，乘法和除法運(yùn)算與普通代數(shù)式的乘除法運(yùn)算是一樣，符合同樣的規(guī)律。生成CRC碼的多項(xiàng)式如下，其中CRC-16 和CRC-CCITT產(chǎn)生 16 位的CRC碼，而CRC-32 則產(chǎn)生的是 32 位的CRC碼。 接收方將接收到

4、的二進(jìn)制序列數(shù)（包括信息碼和 CRC 碼）除以多項(xiàng)式，如果余數(shù)為0，則說(shuō)明傳輸中無(wú)錯(cuò)誤發(fā)生，否則說(shuō)明傳輸有誤，關(guān)于其原理這里不再多述。用軟件計(jì)算 CRC 碼時(shí)，接收方可以將接收到的信息碼求 CRC 碼，比較結(jié)果和接收到的 CRC 碼是否相同。CRC原理：CRC碼為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，基本表示方式為(n,k)，其中n為數(shù)據(jù)位數(shù)，k為校驗(yàn)碼位數(shù)。CRC碼校驗(yàn)的基本思想是利用線性編碼理論,在發(fā)送端根據(jù)要傳送的(n,k)位二進(jìn)制碼序列,以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)用的監(jiān)督碼（既CRC碼）r位,并附在信息后邊,構(gòu)成一個(gè)新的二進(jìn)制碼序列數(shù)共(k+r)位,最后發(fā)送出去。在接收端,則根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)

5、則進(jìn)行檢驗(yàn),以確定傳送中是否出錯(cuò)。采用CRC校驗(yàn)時(shí)，發(fā)送方和接收方用同一個(gè)生成多項(xiàng)式g（x）,并且g（x）的首位和最后一位的系數(shù)必須為1。CRC的處理方法是：發(fā)送方以g（x）去除t（x），得到余數(shù)作為CRC校驗(yàn)碼。校驗(yàn)時(shí)，以計(jì)算的校正結(jié)果是否為0為據(jù)，判斷數(shù)據(jù)幀是否出錯(cuò)。CRC校驗(yàn)可以100地檢測(cè)出所有奇數(shù)個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤和長(zhǎng)度小于等于k（k為g（x）的階數(shù)）的突發(fā)錯(cuò)誤。所以CRC的生成多項(xiàng)式的階數(shù)越高，那么誤判的概率就越小。對(duì)于一個(gè)二進(jìn)制序列數(shù)可以表示為式(3-1):求此二進(jìn)制序列數(shù)的 CRC 碼時(shí)，先乘以216 后（既左移 16 位），再除以多項(xiàng)式 G(X)，所得的余數(shù)既是所要求的 CRC 碼。

6、如式(3-2)所示：可以設(shè)： 其中Qn(X ) 為整數(shù)， Rn (X )為 16 位二進(jìn)制余數(shù)。將式(3-3)代入式(3-2)得：可以設(shè)：其中Qn-1 ( X ) 為整數(shù)，Rn-1( X ) 為 16 位二進(jìn)制余數(shù) ，將式(3-5)代入式(3-4)，如上類推，最后得到：根據(jù)CRC的定義，很顯然，十六位二進(jìn)制數(shù) R0（X）既是我們要求的CRC碼。式(3-5)是編程計(jì)算 CRC 的關(guān)鍵，它說(shuō)明計(jì)算本位后的 CRC 碼等于上一位 CRC 碼乘以 2 后除以多項(xiàng)式，所得的余數(shù)再加上本位值除以多項(xiàng)式所得的余數(shù)。以下為求循環(huán)冗余碼的函數(shù)：int crc_CCITT(int data_crc) int da

7、ta,ax,bx,cx; int px=0 x11021; data=data_crc; ax=0;bx=0; data15; data0;cx-) if(ax16)&0 x1=0 x1) ax=axpx; ax31; data16)&0 x1=0 x1) ax=axpx;return ax; 這段代碼首先將data數(shù)據(jù)左移16位，即將數(shù)據(jù)乘以2的16次方，將數(shù)據(jù)的前17位放到ax中，ax存放的是每次與px做模二加的數(shù)據(jù)，同時(shí)data的前16位刪除，接下來(lái)的循環(huán)操作是先判斷ax數(shù)據(jù)的第17位是否為1，如果為1，則與px異或，即做模二加，如果不為1，則不作任何操作，然后將ax左移一位，因上面的操

8、作已將data的第17位置0，所以左移一位不會(huì)改變數(shù)據(jù)，然后將data中的第一位數(shù)據(jù)放到data的第1位，刪除data的第一位，此操作后ax又變?yōu)槔?7位操作數(shù)，循環(huán)結(jié)束后，已經(jīng)將所有的數(shù)據(jù)都操作完，但是此時(shí)的余數(shù)為17位，我們需要的結(jié)果為16位，所以，還要又一次數(shù)據(jù)操作，即判斷此時(shí)的ax第17位是否為1，如果為1，則與px模二加，得到最后的結(jié)果，如果不是1，則這時(shí)的結(jié)果即使我們需要的結(jié)果。設(shè)計(jì)的功能：1、用模二除法計(jì)算CRC碼的CRC校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)，生成多項(xiàng)式為CRC-CCITT。2、能在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)上運(yùn)行程序，一臺(tái)產(chǎn)生CRC碼，另一臺(tái)校驗(yàn)。信息交換內(nèi)容為文本文件；信息交換方式為共享文件。3、

9、環(huán)境要求：Windows2000/XP/7 C。程序流程圖：發(fā)送端（電腦甲） -文件共享-接收端（電腦乙）開(kāi)始開(kāi)始讀取code.txt到code輸入數(shù)據(jù)存入code接收的數(shù)據(jù)模二除多項(xiàng)式g(x)得到余項(xiàng)result計(jì)算CRC余項(xiàng)result=0?將CRC余項(xiàng)接在code的后面賦給codeCRC存入crc.txtcode存入code.txt傳輸失敗傳輸正確，顯示信息碼結(jié)束結(jié)束程序清單：發(fā)送端：#include #include int crc;int crc_CCITT(int data_crc) int data,ax,bx,cx; int px=0 x11021; data=data_crc

10、; ax=0;bx=0; data15; data0;cx-) if(ax16)&0 x1=0 x1) ax=axpx; ax31; data16)&0 x1=0 x1) ax=axpx; data_crc=16; crc=ax; data_crc=data_crc+ax; printf(px=0 x%xn,px); printf(crc=%xn,crc); printf(code=%xn,data_crc); return data_crc;main() FILE *fp_crc,*fp_code; int crcnum; int ch; printf(n); printf(請(qǐng)輸入數(shù)據(jù)：n)

11、; scanf(%x,&ch); crcnum=crc_CCITT(ch); fp_code=fopen(C:UsersyujunDesktop新建文件夾code.txt,w); fp_crc=fopen(C:UsersyujunDesktop新建文件夾crc.txt,w); fprintf(fp_code,%x,crcnum); fprintf(fp_crc,%x,crc); fclose(fp_crc); fclose(fp_code); printf(n); system(pause);接收端：#include #include int crc_CCITT(int data_crc) l

12、ong int data,ax,bx,cx; long int px=0 x11021; data=data_crc; ax=0;bx=0; data15; data0;cx-) if(ax16)&0 x1=0 x1) ax=axpx; ax31; data16)&0 x1=0 x1) ax=axpx; return ax;main() FILE *fp_code; int data_t; int ax,ch,crc; int n=16; fp_code=fopen(C:UsersyujunDesktop新建文件夾code.txt,r); fscanf(fp_code,%x,&ch); fcl

13、ose(fp_code); printf(n); printf(t文件讀出數(shù)據(jù)為：%xn,ch); ax=chn; crc=crc_CCITT(ax); ch=n; if(crcch=0) printf(t數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)確無(wú)誤n); printf(tcrc校驗(yàn)碼為%xn,crc); else printf(數(shù)據(jù)錯(cuò)誤！); printf(nt); system(pause);測(cè)試數(shù)據(jù)及其結(jié)果發(fā)送端：接收端：數(shù)據(jù)計(jì)算：Px=0 x11021=（）；Data=0 x2365=（101）2； 110 丿 10110 （10110）2=0 x6fb6； 正確數(shù)據(jù)計(jì)算?？偨Y(jié)： 兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)中和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世?；仡櫰鸫舜握n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從從拿到題目到完成整個(gè)編程，從理論到實(shí)踐，在兩周的日子里看了大半天終于看懂了，看來(lái)看書(shū)得積極主動(dòng)一點(diǎn)：CRC說(shuō)了那么多實(shí)則是用一個(gè)規(guī)定的多項(xiàng)式（假設(shè)最高次是r,當(dāng)然包含r+1位）把要發(fā)送的數(shù)據(jù)左移r位后，再去除那個(gè)多項(xiàng)式，當(dāng)然會(huì)得到一個(gè)余數(shù)（設(shè)為r(x),）那么這