C语言标准CRC-16校验函数
CRC-16校验产生2个字节长度的数据校验码，通过计算得到的校验码和获得的校验码比较，用于验证获得的数据的正确性。获得的校验码是随数据绑定获得。
CRC校验原理及标准CRC-8校验函数可参考：C语言标准CRC-8校验函数。这里介绍CRC-16的64位计算方式和简化的16位和8位计算方式。
设计原理
设计原理仍然基于无符号64位整型为一个计算单元，当超过64位时，将前一个单元的计算余数，与后面的输入数据重新组成64位数据，再进行模二除法，以此类推，得到最后的CRC-16校验值（余数）。设计按照CRC计算基本原理来实现，以契合理解对照。
CRC-16校验函数
这里的校验码采用标准校验码X^16 + X^15 + X^2 + 1，对于其它类型的CRC-16校验码或有输入数据前处理或输出数据后处理的情况，相应的做代码简单调整即可。CRC-16校验函数如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
uint16_t PY_CRC_16(uint8_t *di, uint32_t len)
{
uint32_t crc_poly = 0x00018005; //X^16+X^15+X^2+1 total 17 effective bits. Computed total data shall be compensated 16-bit '0' before CRC computing.
uint8_t *datain;
uint64_t cdata = 0; //Computed total data
uint32_t data_t = 0; //Process data of CRC computing
uint16_t index_t = 63; ///bit shifting index for initial '1' searching
uint16_t index = 63; //bit shifting index for CRC computing
uint8_t rec = 0; //bit number needed to be compensated for next CRC computing
uint32_t cn=(len+2)/6;
uint32_t cr=(len+2)%6;
uint32_t j;
datain = malloc(len+2);
for(j=0;j<len;j++)
{
datain[j] = di[j];
}
datain[len] = 0; datain[len+1] = 0;//Compensate 16-bit '0' for input data
if(len<=6) //Mount data for only one segment
{
for(j=0;j<=(len+1);j++)
{
cdata = (cdata<<8);
cdata = cdata|datain[j];
}
cn = 1;
}
else
{
if(cr==0)
{
cr = 6;
}
else if(cr==1)
{
cr = 7;
}
else if(cr==2)
{
cr = 8;
}
else
{
cn++;
}
for(j=0;j<cr;j++)
{
cdata = (cdata<<8);
cdata = cdata|datain[j];
}
}
do
{
cn--;
while(index_t>0)
{
if( (cdata>>index_t)&1 )
{
index = index_t;
index_t = 0;
data_t |= (cdata>>(index-16));
{
data_t = data_t ^ crc_poly;
}
while((index!=0x5555)&&(index!=0xaaaa))
{
for(uint8_t n=1;n<17;n++)
{
if ((data_t>>(16-n))&1) {rec = n;break;}
if (n==16) rec=17;
}
if((index-16)<rec)
{
data_t = data_t<<(index-16);
data_t |= (uint32_t)((cdata<<(64-(index-16)))>>(64-(index-16)));
index = 0x5555;
}
else
{
for(uint8_t i=1;i<=rec;i++)
{
data_t = (data_t<<1)|((cdata>>(index-16-i))&1) ;
}
if(rec!= 17)
{
data_t = data_t ^ crc_poly;
index -= rec;
}
else
{
data_t = 0;
index_t = index-16-1;
index = 0xaaaa;
}
}
}
if(index==0x5555) break;
}
else
{
index_t--;
if(index_t<16) break;
}
}
if(cn>0) //next segment
{
cdata = data_t&0x00ffff;
for(uint8_t k=0;k<6;k++)
{
cdata = (cdata<<8);
cdata = cdata|datain[j++];
}
data_t = 0;
index_t = 63; ///bit shifting index for initial '1' searching
index = 63; //bit shifting index for CRC computing
rec = 0; //bit number needed to be compensated for next CRC computing
}
}
while(cn>0);
free(datain);
return (uint16_t)data_t;
}
CRC-16校验函数16位计算方式优化
在理解了和CRC16校验原理完全一致的代码实现后，不采用64位计算方式，则可以简化代码为16位计算方式，可得到相同的校验值结果：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
uint16_t PY_CRC_16_S(uint8_t *di, uint32_t len)
{
uint16_t crc_poly = 0x8005; //X^16+X^15+X^2+1 total 16 effective bits without X^16. Computed total data shall be compensated 16-bit '0' before CRC computing.
uint32_t clen = len+2;
uint8_t cdata[clen] ;
memcpy(cdata, di, len); cdata[len]=0; cdata[len+1]=0;
uint16_t data_t = (((uint16_t)cdata[0]) << 8) + cdata[1]; //CRC register
for (uint32_t i = 2; i < clen; i++)
{
for (uint8_t j = 0; j <= 7; j++)
{
if(data_t&0x8000)
data_t = ( (data_t<<1) | ( (cdata[i]>>(7-j))&0x01) ) ^ crc_poly;
else
data_t = ( (data_t<<1) | ( (cdata[i]>>(7-j))&0x01) ) ;
}
}
return data_t;
}
CRC-16校验函数查表原理优化
CRC查表原理通过输入数据分段计算（CRC-16可按双字节/单字节分段）原理实现校验码的计算，查表法有如下特点：
- 当前输入数据段值异或当前的查表值，得到当前的CRC计算余数
- 当前查表值由前一计算余数与校验码按CRC校验过程计算得到，并保存为对应前一计算余数对应的表位值。
- 当前查表值的计算不受当前输入字段值影响，所以当前输入字段值为0且为最后字段时，当前查表值异或当前输入字段值不变，此时当前查表值即为CRC校验值结果。
- 由第2和3条可知，第2条在CRC校验过程计算时，移位补位时补0即可，也就不需要当前字段值进入移位补位过程。
CRC-16校验16位数据格式函数优化为如下代码，注意输入数据为16位数组：
uint16_t PY_CRC_16_T16(uint16_t *di, uint32_t len)
{
uint16_t crc_poly = 0x8005; //X^16+X^15+X^2+1 total 16 effective bits without X^16.
uint16_t data_t = 0; //CRC register
uint16_t cdata[len];
for(uint32_t j=0;j<len;j++)
{
cdata[j] = (di[j]>>8 | di[j]<<8);
}
cdata[0] ^= 0xffff;
for(uint32_t i = 0; i < len; i++)
{
data_t ^= cdata[i]; //16-bit data
for (uint8_t j = 0; j < 16; j++)
{
if (data_t & 0x8000)
data_t = (data_t << 1) ^ crc_poly;
else
data_t <<= 1;
}
}
return (data_t);
}
CRC-16校验8位数据格式函数优化为如下代码，输入数据为8位数组：
uint16_t PY_CRC_16_T8(uint8_t *di, uint32_t len)
{
uint16_t crc_poly = 0x8005; //X^16+X^15+X^2+1 total 16 effective bits without X^16.
uint16_t data_t = 0; //CRC register
for(uint32_t i = 0; i < len; i++)
{
data_t ^= di[i]<<8; //8-bit data
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++)
{
if (data_t & 0x8000)
data_t = (data_t << 1) ^ crc_poly;
else
data_t <<= 1;
}
}
return (data_t);
}
查表法对应输入数据分段为双字节时，采用如上几种方式任何一种，对双字节0~65535的输入数分别进行CRC-16校验，得到的各个校验值，也就得到查表法对应每个输入数值的查表值。
查表法对应输入数据分段为单字节时，采用如上几种方式任何一种，对单字节0~255的输入数分别进行CRC-16校验，得到的各个校验值，也就得到查表法对应每个输入数值的查表值。
CRC-16校验注意事项
实际应用中，由于输入数据前处理和输出数据后处理的不同，产生了不同的CRC应用标准，其中一些是一些知名厂家为自己的产品定义CRC校验函数。这些处理特性包括CRC寄存器初始值设置，数据字节位反转，数据字节高位还是低位优先进入计算，输出的整个数据是否按位反转，输出数据是否和一个数异或等。常见的一些CRC-16校验特性：
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