AVR单片机CRC校验码的查表与直接生成

文章摘要：m(x) 生成多项式的系数为0或1，但是m(x) 的首项系数为1，末项系数也必须为1。m(x) 的次数越高，其检错能力越强。2 使用Atmega128生成32位CRC校验码 2.1 直接计算法生成32位CRC校验码直接计算法就是依据CRC校验码的产生原理来设计程序。其优点是模块代码少，修改灵活，可移植性好。这种算法简单，容易实现，对任意长度生成多项式m(x) 都适用。在发送的数据不长的情况下可以使用，但是如果发送的数据块很长，这种方法就不太适合了。因为它1次只能处理1位数据，效率太低，运算量大。计算法生成32位CRC校验码的流程如图1所示。用AVR单片机汇编语言实现CRC-32源程序见本

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　　m(x) 生成多项式的系数为0或1，但是m(x) 的首项系数为1，末项系数也必须为1。m(x) 的次数越高，其检错能力越强。

2 使用Atmega128生成32位CRC校验码

2.1 直接计算法生成32位CRC校验码

　　直接计算法就是依据CRC校验码的产生原理来设计程序。其优点是模块代码少，修改灵活，可移植性好。这种算法简单，容易实现，对任意长度生成多项式m(x) 都适用。在发送的数据不长的情况下可以使用，但是如果发送的数据块很长，这种方法就不太适合了。因为它1次只能处理1位数据，效率太低，运算量大。

　　计算法生成32位CRC校验码的流程如图1所示。

　　用AVR单片机汇编语言实现CRC-32源程序见本刊网络补充版（http://www.88dzw.com）。

2.2 查表法生成32位CRC校验码

　　和直接计算法相反，查表法生成32位CRC校验码的优点是运算量小，速度快；缺点是可移植性较差。这种算法首先要求得到32位CRC生成表，由于1个字节有8位，所以这个表总共有256项。但是，由于AVR高速嵌入式单片机中的寄存器是以1个字节为单位的，所以在编程实现中，这个CRC生成表总共有1024项，分别从0~1023；每4位对应1个32位CRC生成表的项，每一项都从高到低降幂排列。关于32位CRC生成表的程序详见本刊网络补充版（http://www.88dzw.com）。

　　查表法生成32位CRC校验码的流程如图2所示。

　　图2所示的流程图中，在通过异或运算得到CRC生成表的索引时，由于AVR高速嵌入式单片机中的寄存器是以1个字节为单元的，所以在编程实现中应根据所要求生成的CRC校验码的位数乘以相应的系数。例如：在数据传输时要求32位CRC校验码，应该把所得到的索引数乘以系数4，然后再从高到低依次取得32位CRC生成表单元中的内容。

　　使用查表法得到32位CRC校验码的源程序详见本刊网络补充版（http://www.88dzw.com）。

3 实验结果

　　为了比较所述两种32位CRC校验码生成方法的特点，分别选取不同字节数的数据段，对两种方法在不同情况下的效果进行比较，如表1所列。

表1 两种算法实验结果对比

	计算法生成32位CRC校验码		查表法生成32位CRC校验码
数据段字节数	程序耗时/μs	周期数	程序耗时/μs	周期数
3	193.67	2324	29.33	352
4	222.50	2670	34.83	418
10	319.58	3835	48.58	583
20	517.92	6215	76.08	913
40	886.25	10635	131.08	1573
80	1582.92	189995	241.08	2893
150	2957.08	35485	433.58	5203
200	3891.25	46695	571.08	6853
220	4267.92	51215	626.08	7513
239	4645.17	55742	678.33	8140
240	4659.58	55915	681.08	8173
250	4872.92	58475	708.58	8503

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