CRC16校验详解与Modbus应用

本文主要介绍了CRC16校验在Modbus通信中的应用，以及CRC16的计算原理和实现方法，包括汇编和C语言的编程实现。CRC16是一种广泛应用的错误检测码，用于确保数据传输或存储的完整性。 CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）是一种基于多项式除法的校验技术，常用于串行通信如Modbus协议中。CRC16是CRC的一种，它通过16位的校验码来检测数据中可能存在的错误。CRC16计算通常涉及到一个特定的生成多项式，这个多项式定义了校验过程中使用的移位和异或操作。 生成多项式可以表示为二进制系数，例如CRC-16的生成多项式可以是x16+x15+x2+1，这意味着在CRC计算过程中，最高位（第16位）的1会被用作除数。根据生成多项式，数据被处理成二进制位流，并与生成多项式进行“模2除法”。模2除法的特点是不考虑进位，即两个位相加时，如果结果为2，则结果为0。 在实际计算中，可以采用两种方法：查表法（查表CRC）和算法计算。查表法通常使用预先计算好的CRC查找表，通过查找表快速得到校验码；而算法计算则通过移位和异或操作逐步计算出CRC值。 在Modbus通信中，CRC16用于验证485总线上的信息帧的正确性。信息帧由多个字节组成，包括功能码、地址、数据等部分，最后是CRC16校验码。CRC计算的过程是：首先将所有字节视为二进制串，连接成一个大的二进制流，然后用生成多项式进行CRC计算，最终得到的16位CRC值作为校验码添加到信息帧的末尾。 计算CRC16的步骤大致如下： 1. 初始化：设置CRC寄存器（高8位和低8位）为全1（即0xFF）。 2. 对信息帧的每个字节执行以下操作： - 将字节的8位逐位与CRC寄存器的高8位进行异或。 - 如果结果的最右边位为1，则将CRC寄存器左移一位并添加生成多项式的最高位（通常是1），否则只左移一位。 - 重复此过程直到处理完所有字节。 3. 最终CRC寄存器的值即为CRC16校验码。 提供的C语言代码片段展示了如何实现CRC16的计算过程，通过一个循环逐个处理输入数据的字节，每次迭代更新CRC寄存器（ucCRCHi和ucCRCLo）的状态。 总结起来，CRC16校验是确保Modbus通信数据完整性的关键步骤，通过计算和比较校验码，可以检测出数据在传输或存储过程中是否发生了错误。理解和掌握CRC16的原理和计算方法对于实现可靠的串行通信系统至关重要。