本文主要是介绍CRC16详解和Java实现,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
目录
1 CRC介绍
2 CRC16 分类
3 计算步骤
4 代码实现
1 CRC介绍
CRC校验(循环冗余校验)
CRC即循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check):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。
常见CRC参数模型如下:
CRC算法名称 | 多项式公式 | 宽度 | 多项式 | 初始值 | 结果异或值 | 输入反转 | 输出反转 |
CRC-4/ITU | x4 + x + 1 | 4 | 03 | 00 | 00 | true | true |
CRC-5/EPC | x5 + x3 + 1 | 5 | 09 | 09 | 00 | false | false |
CRC-5/ITU | x5 + x4 + x2 + 1 | 5 | 15 | 00 | 00 | true | true |
CRC-5/USB | x5 + x2 + 1 | 5 | 05 | 1F | 1F | true | true |
CRC-6/ITU | x6 + x + 1 | 6 | 03 | 00 | 00 | true | true |
CRC-7/MMC | x7 + x3 + 1 | 7 | 09 | 00 | 00 | false | false |
CRC-8 | x8 + x2 + x + 1 | 8 | 07 | 00 | 00 | false | false |
CRC-8/ITU | x8 + x2 + x + 1 | 8 | 07 | 00 | 55 | false | false |
CRC-8/ROHC | x8 + x2 + x + 1 | 8 | 07 | FF | 00 | true | true |
CRC-8/MAXIM | x8 + x5 + x4 + 1 | 8 | 31 | 00 | 00 | true | true |
CRC-16/IBM | x16 + x15 + x2 + 1 | 16 | 8005 | 0000 | 0000 | true | true |
CRC-16/MAXIM | x16 + x15 + x2 + 1 | 16 | 8005 | 0000 | FFFF | true | true |
CRC-16/USB | x16 + x15 + x2 + 1 | 16 | 8005 | FFFF | FFFF | true | true |
CRC-16/MODBUS | x16 + x15 + x2 + 1 | 16 | 8005 | FFFF | 0000 | true | true |
CRC-16/CCITT | x16 + x12 + x5 + 1 | 16 | 1021 | 0000 | 0000 | true | true |
CRC-16/CCITT-FALSE | x16 + x12 + x5 + 1 | 16 | 1021 | FFFF | 0000 | false | false |
CRC-16/X25 | x16 + x12 + x5 + 1 | 16 | 1021 | FFFF | FFFF | true | true |
CRC-16/XMODEM | x16 + x12 + x5 + 1 | 16 | 1021 | 0000 | 0000 | false | false |
CRC-16/DNP | x16 + x13 + x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x2 + 1 | 16 | 3D65 | 0000 | FFFF | true | true |
CRC-32 | x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 | 32 | 04C11DB7 | FFFFFFFF | FFFFFFFF | true | true |
CRC-32/MPEG-2 | x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1 | 32 | 04C11DB7 | FFFFFFFF | 00000000 | false | false |
CRC算法参数模型解释:
可参考在线工具加深理解。
- WIDTH:宽度,即CRC比特数,可分为CRC-4/5/67/8/16/32等。
- POLY:多项式,以16进制表示。例如:x16 + x15 + x2 + 1即是0x8005,忽略了最高位的"1"。
- INIT:这是算法开始时寄存器(crc)的初始化预置值,十六进制表示。
- XOROUT:计算结果与此参数异或后得到最终的CRC值。
- REFIN:待测数据的每个字节是否按位反转,True或False。
- REFOUT:在计算后之后,异或输出之前,整个数据是否按位反转,True或False。
一般确定一个算法会指出:CRC16 x16 + x15 + x2 + 1,其他有默认值。
2 CRC16 分类
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0xffff,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。
CRC16_DNP:多项式x16+x13+x12+x11+x10+x8+x6+x5+x2+1(0x3D65),初始值0x0000,低位在前,高位在后,结果与0xFF异或。
3 计算步骤
(1)、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;
(2)、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,高八位数据不变;
(3)、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;
(4)、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;
(5)、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;
(6)、重复步骤2到步骤5,进行通讯信息帧下一个字节的处理;
(7)、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;
(8)、最后得到的CRC寄存器内容即为:CRC码。
4 代码实现
public class CRC16Demo {/*** 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* 0x8408是0x1021按位颠倒后的结果。** @param buffer* @return*/public static int CRC16_CCITT(byte[] buffer) {int wCRCin = 0x0000;int wCPoly = 0x8408;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}
// wCRCin=(wCRCin<<8)|(wCRCin>>8);
// wCRCin &= 0xffff;return wCRCin ^= 0x0000;}/*** CRC-CCITT (0xFFFF)* 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** @param buffer* @return*/public static int CRC16_CCITT_FALSE(byte[] buffer) {int wCRCin = 0xffff;int wCPoly = 0x1021;for (byte b : buffer) {for (int i = 0; i < 8; i++) {boolean bit = ((b >> (7 - i) & 1) == 1);boolean c15 = ((wCRCin >> 15 & 1) == 1);wCRCin <<= 1;if (c15 ^ bit)wCRCin ^= wCPoly;}}wCRCin &= 0xffff;return wCRCin ^= 0x0000;}/*** CRC-CCITT (XModem)* 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** @param buffer* @return*/public static int CRC16_XMODEM(byte[] buffer) {int wCRCin = 0x0000; // initial value 65535int wCPoly = 0x1021; // 0001 0000 0010 0001 (0, 5, 12)for (byte b : buffer) {for (int i = 0; i < 8; i++) {boolean bit = ((b >> (7 - i) & 1) == 1);boolean c15 = ((wCRCin >> 15 & 1) == 1);wCRCin <<= 1;if (c15 ^ bit)wCRCin ^= wCPoly;}}wCRCin &= 0xffff;return wCRCin ^= 0x0000;}/*** CRC16_X25:多项式x16+x12+x5+1(0x1021),初始值0xffff,低位在前,高位在后,结果与0xFFFF异或* 0x8408是0x1021按位颠倒后的结果。** @param buffer* @return*/public static int CRC16_X25(byte[] buffer) {int wCRCin = 0xffff;int wCPoly = 0x8408;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0xffff;}/*** CRC-16 (Modbus)* 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* 0xA001是0x8005按位颠倒后的结果** @param buffer* @return*/public static int CRC16_MODBUS(byte[] buffer) {int wCRCin = 0xffff;int POLYNOMIAL = 0xa001;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= POLYNOMIAL;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0x0000;}/*** CRC-16* 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* 0xA001是0x8005按位颠倒后的结果** @param buffer* @return*/public static int CRC16_IBM(byte[] buffer) {int wCRCin = 0x0000;int wCPoly = 0xa001;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0x0000;}/*** 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* 0xA001是0x8005按位颠倒后的结果** @param buffer* @return*/public static int CRC16_MAXIM(byte[] buffer) {int wCRCin = 0x0000;int wCPoly = 0xa001;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0xffff;}/*** 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* 0xA001是0x8005按位颠倒后的结果** @param buffer* @return*/public static int CRC16_USB(byte[] buffer) {int wCRCin = 0xFFFF;int wCPoly = 0xa001;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0xffff;}/*** CRC16_DNP:多项式x16+x13+x12+x11+x10+x8+x6+x5+x2+1(0x3D65),初始值0x0000,低位在前,高位在后,结果与0xFFFF异或* 0xA6BC是0x3D65按位颠倒后的结果** @param buffer* @return*/public static int CRC16_DNP(byte[] buffer) {int wCRCin = 0x0000;int wCPoly = 0xA6BC;for (byte b : buffer) {wCRCin ^= ((int) b & 0x00ff);for (int j = 0; j < 8; j++) {if ((wCRCin & 0x0001) != 0) {wCRCin >>= 1;wCRCin ^= wCPoly;} else {wCRCin >>= 1;}}}return wCRCin ^= 0xffff;}public static void main(String[] args) {String dataStr = "0809060010040303";byte[] data = hexStringToByteArray(dataStr.replaceAll(" ", ""));int res = CRC16_IBM(data);System.out.println(Integer.toHexString(res));}public static byte[] hexStringToByteArray(String s) {int len = s.length();byte[] data = new byte[len / 2];for (int i = 0; i < len; i += 2) {data[i / 2] = (byte) ((Character.digit(s.charAt(i), 16) << 4)+ Character.digit(s.charAt(i + 1), 16));}return data;}
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