CRC16详解和Java实现

2024-02-28 21:12
文章标签 java 实现 详解 crc16

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;}

这篇关于CRC16详解和Java实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/756630。

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