CRC校验函数

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CRC校验函数

CRC16

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#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 通用CRC16函数，支持自定义多项式、输入反转、输出反转和结果异或参数
 * 
 * @param data 数据
 * @param length 数据长度
 * @param polynomial 多项式的值
 * @param input_reflect 输入是否反转
 * @param output_reflect 输出是否反转
 * @param final_xor 输出结果异或参数
 * @return uint16_t 返回计算值
 */
uint16_t crc16_generic(const uint8_t *data, size_t length,
                      uint16_t polynomial,
                      bool input_reflect,
                      bool output_reflect,
                      uint16_t final_xor) {
    uint16_t crc = 0x0000; // 初始值
    
    for (size_t i = 0; i < length; ++i) {
        uint8_t byte = data[i];
        
        // 输入反转处理
        if (input_reflect) {
            byte = (byte & 0x55) << 1 | (byte & 0xAA) >> 1;
            byte = (byte & 0x33) << 2 | (byte & 0xCC) >> 2;
            byte = (byte & 0x0F) << 4 | (byte & 0xF0) >> 4;
        }
        
        crc ^= (uint16_t)byte << 8;
        
        for (int j = 0; j < 8; ++j) {
            if (crc & 0x8000) {
                crc = (crc << 1) ^ polynomial;
            } else {
                crc <<= 1;
            }
        }
    }
    
    // 输出反转处理
    if (output_reflect) {
        crc = (crc & 0x5555) << 1 | (crc & 0xAAAA) >> 1;
        crc = (crc & 0x3333) << 2 | (crc & 0xCCCC) >> 2;
        crc = (crc & 0x0F0F) << 4 | (crc & 0xF0F0) >> 4;
        crc = (crc & 0x00FF) << 8 | (crc & 0xFF00) >> 8;
    }
    
    // 最终异或处理
    return crc ^ final_xor;
}
  2. 多项式‌（Poly）：如 0x8005（IBM/USB/MODBUS）或 0x1021（CCITT/XMODEM）34；
  3. ‌初始值‌（Init）：如 0x0000（IBM）、0xFFFF（MODBUS/USB）34；
  4. ‌输入反转‌（RefIn）：数据字节位序是否反转（true/false）14；
  5. ‌输出反转‌（RefOut）：最终 CRC 寄存器值是否反转（true/false）14；
  6. ‌结果异或值‌（XorOut）：CRC 结果是否异或固定值（如 0x0000 或 0xFFFF）

常见变种参数配置示例：

‌变种类型‌ 多项式 初始值 输入反转 输出反转 结果异或值
‌CRC16/IBM‌ 0x8005 0x0000 true true 0x0000
‌CRC16/MODBUS‌ 0x8005 0xFFFF true true 0x0000
‌CRC16/USB‌ 0x8005 0xFFFF true true 0xFFFF
‌CRC16/CCITT‌ 0x1021 0x0000 true true 0x0000
‌CRC16/XMODEM‌ 0x1021 0x0000 false false 0x0000

CRC32

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#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

/**
 * @brief 生成CRC32查找表（支持多项式反转）
 * 
 * @param table 生成的数据表
 * @param polynomial 多项式
 * @param reflect 是否反转
 */
static void generate_crc32_table(uint32_t *table, uint32_t polynomial, bool reflect) {
    for (uint32_t i = 0; i < 256; i++) {
        uint32_t crc = reflect ? i : (i << 24);
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (reflect) {
                crc = (crc >> 1) ^ ((crc & 1) ? polynomial : 0);
            } else {
                crc = (crc << 1) ^ ((crc & 0x80000000) ? polynomial : 0);
            }
        }
        table[i] = crc;
    }
}

/**
 * @brief crc32通用算法
 * 
 * @param data 数据
 * @param length 数据长度
 * @param polynomial 多项式
 * @param initial 初始化的值
 * @param input_reflect 输入是否反转
 * @param output_reflect 输出是否反转
 * @param final_xor 结果异或值
 * @return uint32_t 返回生成的结果
 */
uint32_t crc32_generic(const uint8_t *data, size_t length,
                      uint32_t polynomial,
                      uint32_t initial,
                      bool input_reflect,
                      bool output_reflect,
                      uint32_t final_xor) {
    static uint32_t table[256];
    static uint32_t last_poly = 0;
    static bool last_reflect = false;
    
    // 多项式或反转模式变化时重新生成表
    if (polynomial != last_poly || input_reflect != last_reflect) {
        generate_crc32_table(table, polynomial, input_reflect);
        last_poly = polynomial;
        last_reflect = input_reflect;
    }
    
    uint32_t crc = initial;
    
    for (size_t i = 0; i < length; i++) {
        uint8_t byte = data[i];
        if (input_reflect) {
            byte = (byte & 0x55) << 1 | (byte & 0xAA) >> 1;
            byte = (byte & 0x33) << 2 | (byte & 0xCC) >> 2;
            byte = (byte & 0x0F) << 4 | (byte & 0xF0) >> 4;
        }
        
        if (input_reflect) {
            crc = (crc >> 8) ^ table[(crc ^ byte) & 0xFF];
        } else {
            crc = (crc << 8) ^ table[((crc >> 24) ^ byte) & 0xFF];
        }
    }
    
    if (output_reflect) {
        crc = (crc & 0x55555555) << 1 | (crc & 0xAAAAAAAA) >> 1;
        crc = (crc & 0x33333333) << 2 | (crc & 0xCCCCCCCC) >> 2;
        crc = (crc & 0x0F0F0F0F) << 4 | (crc & 0xF0F0F0F0) >> 4;
        crc = (crc & 0x00FF00FF) << 8 | (crc & 0xFF00FF00) >> 8;
        crc = (crc << 16) | (crc >> 16);
    }
    
    return crc ^ final_xor;
}
CRC32 类型‌ 多项式 初始值 输入反转 输出反转 结果异或值
‌CRC-32/IEEE 802.3‌ 0xEDB88320 0xFFFFFFFF true true 0xFFFFFFFF
‌CRC-32/MPEG-2‌ 0x04C11DB7 0xFFFFFFFF false false 0x00000000
‌CRC-32C‌ 0x1EDC6F41 0xFFFFFFFF true true 0xFFFFFFFF
‌STM32 硬件 CRC‌ 0x04C11DB7 0xFFFFFFFF 可选 可选 0x00000000

常用CRC8表生成函数

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/**
 * @brief 查CRC8的表
 * 
 * @param table 生成的表
 * @param poly 多项式
 */
void generate_crc8_table(uint8_t table[256], uint8_t poly) {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        uint8_t crc = i;
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 0x80) {
                crc = (crc << 1) ^ poly;
            } else {
                crc <<= 1;
            }
        }
        table[i] = crc;
    }
}

支持的多项式

常用CRC8标准：

  • CRC-8/ATM (0x07)
  • CRC-8/CCITT (0x07)
  • CRC-8/Dallas (0x31)

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/**
 * @brief 查CRC16的表
 * 
 * @param table 生成的表
 * @param poly 多项式
 */
void generate_crc16_table(uint16_t table[256], uint16_t poly) {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        uint16_t crc = i << 8;
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 0x8000) {
                crc = (crc << 1) ^ poly;
            } else {
                crc <<= 1;
            }
        }
        table[i] = crc;
    }
}

支持的多项式

常用CRC16标准：

  • CRC-16/IBM (0x8005)
  • CRC-16/CCITT (0x1021)
  • CRC-16/Modbus (0xA001)
  • CRC-16/USB (0x8005)

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/**
 * @brief 查CRC32的表
 * 
 * @param table 生成的表
 * @param poly 多项式
 */
void generate_crc32_table(uint32_t table[256], uint32_t poly) {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        uint32_t crc = i;
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 0x1) {
                crc = (crc >> 1) ^ poly;
            } else {
                crc >>= 1;
            }
        }
        table[i] = crc;
    }
}

支持的多项式

常用CRC32标准：

  • CRC-32/IEEE 802.3 (0x04C11DB7)
  • CRC-32C (Castagnoli, 0x1EDC6F41)
  • CRC-32K (Koopman, 0x741B8CD7)