三种常用的CRC16校验算法的C51程序的优化

三种常用的CRC16校验算法的C51程序的优化 2009-10-10 09:34:17| 分类： 技术知识 | 标签： |字号大 中

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CRC校验又称为循环冗余校验，是数据通讯中常用的一种校验算法。它可以有效的判别出数据在传输过程中是否发生了错误，从而保障了传输的数据可靠性。

CRC校验有多种方式，如：CRC8、CRC16、CRC32等等。在实际使用中，我们经常使用CRC16校验。CRC16校验也有多种，如：1005多项式、1021多项式（CRC-ITU）等。在这里我们不讨论CRC算法是怎样产生的，而是重点落在几种算法的C51程序的优化上。

计算CRC校验时，最常用的计算方式有三种：查表、计算、查表＋计算。一般来说，查表法最快，但是需要较大的空间存放表格；计算法最慢，但是代码最简洁、占用空间最小；而在既要求速度，空间又比较紧张时常用查表＋计算法。

下面我们分别就这三种方法进行讨论和比较。这里以使用广泛的51单片机为例，分别用查表、计算、查表＋计算三种方法计算 1021多项式（CRC-ITU）校验。原始程序都是在网上或杂志上经常能见到的，相信大家也比较熟悉了，甚至就是正在使用或已经使用过的程序。

编译平台采用 Keil C51 7.0，使用小内存模式，编译器默认的优化方式。

常用的查表法程序如下，这是网上经常能够看到的程序范例。因为篇幅关系，省略了大部分表格的内容。

code unsigned int Crc1021Table[256] = {

0x0000, 0x1021, 0x2042, 0x3063,... 0x1ef0 };

unsigned int crc0(unsigned char *pData, unsigned char nLength) {

unsigned int CRC16 = 0;

while(nLength>0)

{

CRC16 = (CRC16 << 8 ) ^ Crc1021Table[((CRC16>>8) ^ *pData) & 0xFF];

nLength--;

pData++;

}

return CRC16; }

编译后，函数crc0的代码为68字节，加上表格占用的512字节，一共使用了580个字节的代码空间。

下面是常见的计算法的程序：

unsigned int crc2(unsigned char *ptr,unsigned char count) {

unsigned int crc =0;

unsigned char i;

while(count-- >0) {

crc = ( crc^(((unsigned int)*ptr)<<8));

for(i=0;i<8;i++)

{

if(crc&0x8000) crc= ((crc<<1)^0x1021);

else crc <<= 1;

}

ptr++; }

return crc; }

下面是常见的一种查表＋计算的方法：

unsigned int crc4(unsigned char *ptr, unsigned char len) {

unsigned int crc;

unsigned char da;

code unsigned int crc_ta[16]={ /* CRC余式表 */

0x0000,0x1021,0x2042,0x3063,0x4084,0x50a5,0x60c6,0x70e7,

0x8108,0x9129,0xa14a,0xb16b,0xc18c,0xd1ad,0xe1ce,0xf1ef, };

crc=0;

while(len-->0) {

da = ((crc/256))/16; /* 暂存CRC的高四位 */

crc <<=4; /* CRC右移4位，相当于取CRC的低12位）*/

crc ^= crc_ta[da^(*ptr/16)]; /* CRC的高4位和本字节的前半字节相加后查表*/

/*计算CRC，然后加上上一次CRC的余数 */

da = ((crc/256))/16; /* 暂存CRC的高4位 */

crc <<=4; /* CRC右移4位， 相当于CRC的低12位） */

crc ^= crc_ta[da^(*ptr&0x0f)];/* CRC的高4位和本字节的后半字节相加后查表*/

/*计算CRC，然后再加上上一次CRC的余数 */

ptr++; }

return crc; }

程序优化策略：上面程序都只是给出了通用算法，并没有考虑到51单片机的特点。我们知道，51单片机是8位单片机，使用的变量类型也是8位的。如果在程序中使用8位的变量速度是最快的，比使用16位的变量代码短、效率高。在上面的程序中都使用了大量整型数类型（16位）的表格和整型数类型的变量，特别是关键的变量。如果我们不使用整型类型的表格和变量，而使用字节类型的表格和变量，就能够使程序的性能得到优化。基于这种思路，我们将原来整型的表格拆分为两个字节型（8位）的表格，即将原来表格的高低字节分别拆开，每个表格还是256个单元，这样表格的大小和顺序都没有变；原来使用16位变量计算的地方，改用8位变量计算。

修改后的查表程序如下（省略了表格的内容）：

code unsigned char crctableh[256]={

0x00,0x10,0x20,0x30,... 0x0E,0x1E, };

code unsigned char crctablel[256]={

0x00,0x21,0x42,0x63,... 0xD1,0xF0,