/****************************************************************************** * @file CRC16.c * @brief Modbus CRC-16 校验算法实现 * @details 本文件实现了 Modbus 协议规定的 CRC-16 校验功能，采用查表法进行快速计算。 * 包括 CRC 计算、CRC 校验两个接口，适用于 Modbus RTU 等串口通信的数据完整性校验。 * @author 阜阳师范大学物电学院 * @version V0.1 * @date 2026.1.24 * @note 算法：CRC-16/MODBUS（多项式 0xA001，即 0x8005 的反转形式） * 初始值：0xFFFF * 查表法：auchCRCHi[]、auchCRCLo[] 各 256 字节，用于快速计算 ******************************************************************************/ #include "CRC16.h" /** * @brief CRC-16 高字节查找表（auchCRCHi） * @note 基于 Modbus CRC-16 多项式 0xA001 预计算得到 * 索引 = (当前 CRC 高字节) XOR (当前数据字节) * 表项共 256 个，对应 0x00~0xFF 的索引值 * 与 auchCRCLo[] 配合使用，实现逐字节查表计算 CRC */ const uint8_t auchCRCHi[] = { 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40 }; /** * @brief CRC-16 低字节查找表（auchCRCLo） * @note 与 auchCRCHi[] 配对使用，共同完成 Modbus CRC-16 查表计算 * 表项共 256 个，索引计算方式与 auchCRCHi[] 相同 */ const uint8_t auchCRCLo[] = { 0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09, 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3, 0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A, 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26, 0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F, 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5, 0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C, 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C, 0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40 }; /* ============================================================================ * CRC-16 计算与校验函数 * ============================================================================ */ /** * @brief 计算 Modbus CRC-16 校验值 * @param puchMsg 待校验数据缓冲区指针（字节数组） * @param usDataLen 参与校验的数据长度（字节数） * @note 采用查表法计算 Modbus CRC-16： * 1. 初始 CRC 为 0xFFFF（高字节 uchCRCHi=0xFF，低字节 uchCRCLo=0xFF） * 2. 对每个数据字节：索引 = (当前 CRC 高字节) XOR (当前数据字节) * 3. 查表更新：CRC 高字节 = (CRC 低字节) XOR auchCRCHi[索引] * CRC 低字节 = auchCRCLo[索引] * 4. 返回 16 位 CRC，高字节在前（与 Modbus 帧中 CRC 低字节在后的存储顺序一致， * 调用方如需附到帧尾，需注意字节序） * 本函数不包含 CRC 域本身，仅对 puchMsg 前 usDataLen 字节计算 CRC。 * @retval uint16_t 计算得到的 16 位 CRC 校验值 */ uint16_t Calculate_CRC(uint8_t *puchMsg, uint16_t usDataLen) { uint8_t uchCRCHi; /* CRC 高字节 */ uint8_t uchCRCLo; /* CRC 低字节 */ uint8_t uIndex; /* 查表索引 */ uint16_t i; /* 用于组合最终 CRC 的临时变量 */ /* Modbus CRC 初始值：0xFFFF */ uchCRCHi = 0xFF; uchCRCLo = 0xFF; /* 逐字节参与 CRC 计算 */ while (usDataLen--) { /* 计算查表索引：当前 CRC 高字节与数据字节异或 */ uIndex = uchCRCHi ^ (*puchMsg++); /* 查表更新 CRC 高字节 */ uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex]; /* 查表更新 CRC 低字节 */ uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex]; } /* 将高、低字节组合为 16 位 CRC 值（高字节在高 8 位） */ i = (uint16_t)uchCRCHi; i = i << 8; i = i | uchCRCLo; return i; } /** * @brief 校验 Modbus 帧中的 CRC-16 * @param buf 完整 Modbus 帧缓冲区（含 CRC 域） * @param len 帧长度（字节数），包含最后 2 字节 CRC * @note 假定 CRC 存放在帧尾：buf[len-2] 为 CRC 高字节，buf[len-1] 为 CRC 低字节。 * 对 buf 前 (len-2) 字节计算 CRC，与帧中 CRC 比较： * - 相等返回 1，表示校验通过 * - 不等返回 0，表示校验失败 * 调用前需确保 len >= 2，否则存在越界访问风险。 * @retval uint8_t TRUE=校验通过，FALSE=校验失败 */ uint8_t Check_CRC(uint8_t *buf, uint16_t len) { uint16_t crc; /* 从帧中解析出的 CRC 值 */ uint16_t value; /* 对数据部分计算得到的 CRC 值 */ /* 从帧尾取出 CRC：高字节在前，低字节在后 */ crc = buf[len - 2]; crc = crc << 8; crc = crc | buf[len - 1]; /* 对除 CRC 外的数据计算 CRC */ value = Calculate_CRC(buf, len - 2); if(crc == value) return TRUE; /* 校验通过 */ else return FALSE; /* 校验失败 */ }