单片机中常用的轻量级校验算法

news2024/9/25 23:21:06

UART有一个奇偶校验，CAN通信有CRC校验。Modbus、MAVlink、USB等通信协议也有校验信息。

在自定义数据存储时，有经验的工程师都会添加一定校验信息。

你平时通信，或者数据存储时，你有用到校验信息吗？下面就介绍几种常见的校验算法。

校验和

校验和是最基本，也是嵌入式软件工程师最常用的一种校验算法，其实现方法很简单，简单到只有几行代码。

实现的方式方法很多，不同的编程语言，不同的应用有所不同，下面以C语言8位校验和为例：

uint8_t CheckSum(uint8_t *Buf, uint8_t Len){ uint8_t i = 0; uint8_t sum = 0; uint8_t checksum = 0;
for(i=0; i<Len; i++) { sum += *Buf++; }
checksum = sum & 0xff;
return checksum;}

异或校验

【异或校验】与【校验和】类似，对数据进行“异或”，最终得到一个“异或值”。

uint8_t CheckXOR(uint8_t *Buf, uint8_t Len){ uint8_t i = 0; uint8_t x = 0;
for(i=0; i<Len; i++) { x = x^(*(Buf+i)); }
return x;}

校验和、异或校验的方式有很多种，比如有的还会传入一个参数作为异或校验的值。

当然，以上代码仅供学习参考，实际应用需结合项目情况修改代码。

CRC校验

CRC：Cyclic Redundancy Check，即循环冗余校验。

CRC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。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，以保证数据传输的正确性和完整性。（来自网络）

CRC校验属于冗余校验中的一种，大学学计算机相关专业的同学都应该学过CRC校验（学习时可能没几个同学搞明白了）

CRC有多种变体，比如：CRC-1、 CRC-5-USB、 CRC-8、 CRC-16、 CRC-32、 CRC-64等。其中，在嵌入式领域，CRC-16用的比较多。

常见CRC参数模型：

比如一种在单片机上实现CRC16的源码：

uint8_t CRCTAB_H[256] = {/*表省略*/};uint8_t CRCTAB_L[256] = {/*表省略*/};void CRC16(uint8_t *pData, uint8_t Len, uint8_t *CRC_H, uint8_t *CRC_L){ uint8_t i; uint8_t index; uint8_t crc_h = 0xFF; uint8_t crc_l = 0xFF;
for(i=0; i<Len; i++) { index = crc_h^*(pData + i); crc_h = crc_l^CRCTAB_H[index]; crc_l = CRCTAB_L[index]; }
*CRC_H = crc_h; *CRC_L = crc_l;}

CRC校验不同场景实现方式不同，网上也有很多公开的库和源码，比如：

LibCRC – C语言中的开源CRC库：

https://github.com/lammertb/libcrc

网上还有在线计算CRC校验值以及代码生成工具，感兴趣的读者可以自行了解。

MD5算法

MD5：Message-Digest Algorithm 5，即“信息-摘要算法。

从名字来看就知道它是从MD3、MD4发展而来的一种加密算法，其主要通过采集文件的信息摘要，以此进行计算并加密。

通过MD5算法进行加密，文件就可以获得一个唯一的MD5值，这个值是独一无二的，就像我们的指纹一样，因此我们就可以通过文件的MD5值来确定文件是否正确，密码进行加密后也会生成MD5值，论坛就是通过MD5值来验证用户的密码是否正确的。