MM32F0140學習筆記——CRC

CRC校驗（循環(huán)冗余校驗Error Correcting Code）是數(shù)據(jù)通訊中最常采用的校驗方式之一，它是一種根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包或計算機文件等數(shù)據(jù)產生簡短固定位數(shù)校驗碼的一種信道編碼技術，主要用來檢測或校驗數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯誤，它是利用除法及余數(shù)的原理來作錯誤偵測的。

MM32F0140系列MCU帶有一個硬件CRC計算單元，它采用一個固定的多項式發(fā)生器來計算8位、16位或者是32位數(shù)據(jù)的CRC校驗值，對數(shù)據(jù)傳輸或數(shù)據(jù)存儲的一致性、完整性進行驗證。

主要特性如下所示：

● 固定計算多項式 0x04C11DB7：

X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1

● 支持8、16、32位寬的數(shù)據(jù)輸入寄存器、32位寬的數(shù)據(jù)輸出寄存器

● 硬件計算時間為3個HCLK周期

● 帶有可存放中間計算過程的32位寬的數(shù)據(jù)寄存器

● 支持CRC-32和CRC-32/MPEG-2兩種算法

● 支持輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的大小端選擇

功能框圖

硬件CRC計算操作步驟

STEP1、使能CRC模塊時鐘，并復位CRC模塊

STEP2、配置CRC_CR寄存器，選擇CRC-32或者CRC-32/MPEG-2算法，配置輸入數(shù)據(jù)位寬為8位、16位或者是32位，選擇輸入、輸出數(shù)據(jù)的大小端

STEP3、通過配置CRC控制寄存器的RST位，將CRC恢復到初始狀態(tài)

STEP4、依次將數(shù)據(jù)寫入CRC數(shù)據(jù)寄存器中，MCU自動完成CRC計算過程

STEP5、讀取CRC數(shù)據(jù)寄存器，得到CRC計算結果

硬件CRC示例程序

/* 使能CRC模塊時鐘，并復位CRC模塊 */

RCC->AHBENR  |=  RCC_AHBENR_CRC;
RCC->AHBRSTR |=  RCC_AHBENR_CRC;
RCC->AHBRSTR  = ~RCC_AHBENR_CRC;

/* 配置輸入輸出數(shù)據(jù)跟隨MCU小端，輸入數(shù)據(jù)選擇32位寬，使用CRC-32/MPEG-2算法 */

CRC->CR = 0;

/* 將CRC恢復到初始狀態(tài) */

CRC->CR |= CRC_CR_RESET;

/* 計算CRC */

for(uint8_t i = 0; i < length; i++)
{
    CRC->DR = buffer[i];
}

/* 讀取CRC計算結果 */

return CRC->DR;

軟件CRC的實現(xiàn)是將硬件CRC的計算過程用軟件代碼的形式體現(xiàn)出來，通過MCU運行功能代碼實現(xiàn)CRC的計算過程，與硬件CRC相比，需要根據(jù)多項式產生CRC表，在計算過程中還需要考慮數(shù)據(jù)的大小端選擇等參數(shù)，實現(xiàn)過程相比硬件CRC要復雜很多、計算速度相比硬件CRC要慢很多。

軟件CRC示例程序

/* 根據(jù)多項式產生查表數(shù)據(jù) */

void CRC_MPEG2_GenerateCRCTable(void)
{
    uint32_t i = 0, j = 0, Data = 0, Temp = 0;
    for(i = 0; i < 256; i++) 
    {
        Data = 0; 
        Temp = (i << 24); 
        for(j = 0; j < 8; j++) 
        { 
            if((Data ^ Temp)   0x80000000)
            {
                Data = ( Data << 1 ) ^ 0x04C11DB7;
            }
            else
            {
                Data <<= 1;
            }
            Temp <<= 1;
        }
        CRC_MPEG2_Table[i] = Data; 
    }
}

/* 大小端處理 */

uint32_t CRC_MPEG2_SwapEndian(uint32_t data)
{
    return (((data << 24)   0xFF000000) | 
            ((data <<  8)   0x00FF0000) | 
            ((data >>  8)   0x0000FF00) | 
            ((data >> 24)   0x000000FF));
}

/* 軟件CRC計算過程 */

uint32_t CRC_MPEG2_CalcCRC(uint32_t *Buffer, uint16_t Length)
{
    uint8_t i = 0;
    uint32_t Temp = 0, Result = 0xFFFFFFFF;
    uint32_t *pData;

    /* Dynamic generate CRC-32/MPEG-2 table */
    CRC_MPEG2_GenerateCRCTable();

    while(Length--)
    {
        Temp = CRC_MPEG2_SwapEndian(*Buffer++);
        pData =  Temp;

        for(i = 0; i < 4; i++)
        {
            Result = (Result << 8) ^ CRC_MPEG2_Table[((Result >> 24) ^ *((uint8_t *)pData + i))   0xFF];
        }
    }

    return Result;
}

對于同一組32位114個數(shù)值數(shù)據(jù)分別進行軟件CRC和硬件CRC計算，在不考慮軟件CRC自動生成查表數(shù)據(jù)所消耗時間的情況下，軟件CRC與硬件CRC在運算執(zhí)行時間對比如下圖所示：

軟件CRC相比于硬件CRC在執(zhí)行速度上最少有5倍的差距，軟件CRC的代碼量以及占用SRAM的空間也比硬件CRC要多；所以在MCU帶有硬件CRC功能時，通過硬件CRC的計算方式可以大大節(jié)省MCU的資源、提升CRC的運算速度，給實際應用帶來流暢的檢驗。

來源：靈動MM32MCU

審核編輯：湯梓紅