Modbus的CRC16和LRC计算方式.

Myth丶恋晨 2022-12-07 01:24 254阅读 0赞

# ***Modbus计算CRC16*** #

## 什么是CRC? ##

循环冗余校验(CRC) 域为两个字节，包含一个二进制16 位值。附加在报文后面的CRC 的值  
由发送设备计算。接收设备在接收报文时重新计算CRC 的值，并将计算结果于实际接收到的CRC  
值相比较。如果两个值不相等，则为错误。  
CRC 的计算, 开始对一个16位寄存器预装全1. 然后将报文中的连续的8位子节对其进行后续  
的计算。只有字符中的8个数据位参与生成CRC 的运算，起始位，停止位和校验位不参与CRC 计  
算。  
CRC 的生成过程中， 每个 8–位字符与寄存器中的值异或。然后结果向最低有效位(LSB) 方  
向移动(Shift) 1位，而最高有效位(MSB) 位置充零。然后提取并检查LSB：如果LSB 为1， 则  
寄存器中的值与一个固定的预置值异或；如果LSB 为 0， 则不进行异或操作。  
这个过程将重复直到执行完8 次移位。完成最后一次（第8 次）移位及相关操作后，下一个8  
位字节与寄存器的当前值异或，然后又同上面描述过的一样重复8 次。当所有报文中子节都运算之  
后得到的寄存器中的最终值，就是CRC.

## 生成CRC 的过程为 ##

1.  将一个16 位寄存器装入十六进制FFFF (全1). 将之称作CRC 寄存器.
2.  将报文的第一个8位字节与16 位CRC 寄存器的低字节异或，结果置于CRC 寄存器.
3.  将CRC 寄存器右移1位(向LSB 方向)， MSB 充零. 提取并检测LSB.
4.  (如果LSB 为0): 重复步骤3 (另一次移位).  
    (如果LSB 为1): 对CRC 寄存器异或多项式值0xA001 (1010 0000 0000 0001).
5.  重复步骤3 和 4，直到完成8 次移位。当做完此操作后，将完成对8位字节的完整操作。
6.  对报文中的下一个字节重复步骤2 到5，继续此操作直至所有报文被处理完毕。
7.  CRC 寄存器中的最终内容为CRC 值.
8.  当放置CRC 值于报文时，如下面描述的那样，高低字节必须交换。

## 计算示例 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTc3NDcx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## CRC生成函数 ##

unsigned short calculateCRC16(unsigned char *updata, unsigned short len)
    { 
        unsigned char uchCRCHi = 0xff;
        unsigned char uchCRCLo = 0xff;
        unsigned short  uindex;
        while (len--)
        { 
            uindex = uchCRCHi ^ *updata++;
            uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uindex];
            uchCRCLo = auchCRCLo[uindex];
        }
        return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo);
    }

## CRC校验表 ##

/* 高位字节的CRC 值*/
    const static unsigned char auchCRCHi[] = {  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,  0x40,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  0x80, 0x41,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,  0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81,  0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,  0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,  0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,  0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81,  0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
                                                                          0x01, 0xC0,  0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x01,  0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
                                                                          0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,  0x40 } ;
    
    /* 低位字节的CRC 值*/
    const static unsigned char auchCRCLo[] = {  0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04,
                                                                          0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8,
                                                                          0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC,
                                                                          0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3, 0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10,
                                                                          0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
                                                                          0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38,
                                                                          0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C,
                                                                          0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26, 0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0,
                                                                          0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4,
                                                                          0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
                                                                          0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C,
                                                                          0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5, 0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0,
                                                                          0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54,
                                                                          0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98,
                                                                          0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
                                                                          0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40 };

# ***Modbus计算LRC*** #

## LRC介绍 ##

纵向冗余校验(LRC)为一个字节，含有8 位二进制值。LRC 由发送设备计算，并附加LRC 到  
报文。接收设备在接收文时计算LRC, 并将计算的结果与在LRC 接收到的实际值相比较，如果两  
个值不相等，则结果为错。  
LRC 的计算, 对报文中的所有的连续8 位字节相加，忽略任何进位，然后求出其二进制补码。  
LRC 为一个8 位域，那么每个会导致值大于255新的相加只是简单的将域的值在零”回绕”。因为没  
有第9 位，进位被自动放弃。

## LRC生成过程 ##

1.不包括起始”冒号”和结束CRLF 的报文中的所有字节相加到一个8位域，故此进位被丢弃。  
2.从FF (全1)十六进制中减去域的最终值，产生1 的补码(二进制反码)。  
3.加1 产生二进制补码.

## LRC生成函数 ##

unsigned char calculateLRC(unsigned char * auchMsg, unsigned short usDataLen)
    { 
        unsigned char uchLRC = 0 ; /* LRC 初始化*/
        while (usDataLen--) /* 完成整个报文缓冲区*/
            uchLRC += *auchMsg++ ; /* 缓冲区字节相加，无进位*/
        return ((unsigned char)(-((char)uchLRC))) ; /* 返回二进制补码*/
    }

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