CRC16的标准校验算法及C语言实现（附代码）

gjhk001 · 发表于 2019-11-19 16:59:55

CRC码由发送端计算，放置于发送信息报文的尾部。接收信息的设备再重新计算接收到信息报文的CRC，比较计算得到的CRC是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。

校验码的计算多项式为：

(X16 + X15 + X2 + 1)

具体CRC16码的计算方法是：

预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF（即全为1）；称此寄存器为CRC寄存器；
把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器；
把CRC寄存器的内容右移一位（朝低位）用0填补最高位，并检查右移后的移出位；
如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1：CRC寄存器与多项式A001（1010 0000 0000 0001）进行异或；(Modbus)
重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；
重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；
将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换；
最后得到的CRC寄存器内容即为：CRC码。

CRC16常见的标准有以下几种，被用在各个规范中，其算法原理基本一致，就是在数据的输入和输出有所差异，下边把这些标准的差异列出，并给出C语言的算法实现。

CRC16_CCITT：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或。

CRC16_CCITT_FALSE：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0xFFFF，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或。

CRC16_XMODEM：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在后，高位在前，结果与0x0000异或。

CRC16_X25：多项式x16+x12+x5+1（0x1021），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或。

CRC16_MODBUS：多项式x16+x15+x2+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或。

CRC16_IBM：多项式x16+x15+x2+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0x0000异或。

CRC16_MAXIM：多项式x16+x15+x2+1（0x8005），初始值0x0000，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或。

CRC16_USB：多项式x16+x15+x2+1（0x8005），初始值0xFFFF，低位在前，高位在后，结果与0xFFFF异或。

多项式产生：

如，x16+x12+x5+1

x16表示第16位为1，x5表示第5位为1

(1 << 16) | (1 << 12) | (1 << 5) | (1) = 0x11021

但是CRC16只取低16位，写成16进制数就是 0x1021

CRC16的算法原理：

根据CRC16的标准选择初值CRCIn的值。
将数据的第一个字节与CRCIn高8位异或。
判断最高位，若该位为 0 左移一位，若为 1 左移一位再与多项式Hex码异或。
重复3直至8位全部移位计算结束。
重复将所有输入数据操作完成以上步骤，所得16位数即16位CRC校验码。

根据算法原理与标准要求就能简单的写出具体程序：

unsigned short CRC16_CCITT(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0x0000;
  unsigned short wCPoly = 0x1021;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin) ;
}
unsigned short CRC16_CCITT_FALSE(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
  unsigned short wCPoly = 0x1021;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  return (wCRCin) ;
}
unsigned short CRC16_XMODEM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0x0000;
  unsigned short wCPoly = 0x1021;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  return (wCRCin) ;
}

unsigned short CRC16_X25(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
  unsigned short wCPoly = 0x1021;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin^0xFFFF) ;
}

unsigned short CRC16_MODBUS(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
  unsigned short wCPoly = 0x8005;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin) ;
}
unsigned short CRC16_IBM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0x0000;
  unsigned short wCPoly = 0x8005;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin) ;
}
unsigned short CRC16_MAXIM(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0x0000;
  unsigned short wCPoly = 0x8005;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin^0xFFFF) ;
}
unsigned short CRC16_USB(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  unsigned short wCRCin = 0xFFFF;
  unsigned short wCPoly = 0x8005;
  unsigned char wChar = 0;

  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8(&wChar,&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 8);
      for(int i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x8000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint16(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin^0xFFFF) ;
}void InvertUint8(unsigned char *dBuf,unsigned char *srcBuf)
{
int i;
unsigned char tmp[4];
tmp[0] = 0;
for(i=0;i< 8;i++)
{
   if(srcBuf[0]& (1 << i))
      tmp[0]|=1<<(7-i);
}
dBuf[0] = tmp[0];

}
void InvertUint16(unsigned short *dBuf,unsigned short *srcBuf)
{
int i;
unsigned short tmp[4];
tmp[0] = 0;
for(i=0;i< 16;i++)
{
   if(srcBuf[0]& (1 << i))
      tmp[0]|=1<<(15 - i);
}
dBuf[0] = tmp[0];
}
void InvertUint32(unsigned int *dBuf,unsigned int *srcBuf)
{
int i;
unsigned int tmp[4];

tmp[0] = 0;

for(i=0;i< 32;i++)
{
   if(srcBuf[0]& (1 << i))
      tmp[0]|=1<<(15 - i);
}
dBuf[0] = tmp[0];
}

具体验证使用“加密解密算法工具集”，内含CRC算法的计算。

下载地址：

https://download.csdn.net/download/leumber/10421362

在这个基础上也加入CRC32的校验算法：

/CRC32算法：
unsigned int CRC32(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
  int i;
  unsigned int wCRCin = 0xFFFFFFFF;
  unsigned int wCPoly = 0x04C11DB7;
  unsigned int wChar = 0;
  while (usDataLen--)
  {
      wChar = *(puchMsg++);
      InvertUint8((unsigned char *)&wChar,(unsigned char *)&wChar);
      wCRCin ^= (wChar << 24);
      for(i = 0;i < 8;i++)
      {
      if(wCRCin & 0x80000000)
         wCRCin = (wCRCin << 1) ^ wCPoly;
      else
         wCRCin = wCRCin << 1;
      }
  }
  InvertUint32(&wCRCin,&wCRCin);
  return (wCRCin ^ 0xFFFFFFFF) ;
}

对于CRC32，可能还有其他的多项式和初始值和结果值，是否需要异或以及输入数据是否需要位序倒转等要求在源码中修改。

[经验] CRC16的标准校验算法及C语言实现（附代码）

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