許多單片機開發(fā)工程師經(jīng)常使用各種通訊協(xié)議，而且設(shè)備之間的成功通信是嵌入式系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)依賴并使用通訊協(xié)議，通訊協(xié)議是一組用于管理設(shè)備之間發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的傳輸、同步和錯誤檢查的規(guī)則來起作用的。

由于該協(xié)議是可工作的嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，因此正確運行至關(guān)重要。由于通信錯誤不可避免，因此許多協(xié)議（包括USB，CAN和A2B）都包含錯誤檢查機制，例如循環(huán)冗余校驗或CRC。

CRC用于標記損壞的數(shù)據(jù)并防止其通過總線發(fā)送。當今的協(xié)議通常支持更高的帶寬和速度，因此CRC對于保持嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的簡潔和可靠至關(guān)重要。

一、通信協(xié)議中的CRC

通信協(xié)議通常在數(shù)據(jù)包中使用兩種CRC：一種用于保護數(shù)據(jù)包的標頭，另一種用于保護數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分。

盡管CRC的實現(xiàn)在協(xié)議之間有所不同，但目的仍然是相同的：為系統(tǒng)創(chuàng)建一種方法來檢測錯誤并發(fā)起重傳或忽略數(shù)據(jù)的請求。

CRC如何生成以及如何工作？所有這些都是基于算法計算的，該算法用于檢測正在發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)之間的不一致。本質(zhì)上，CRC是從多個數(shù)據(jù)字節(jié)計算得出的值，以形成唯一的多項式密鑰，該密鑰被附加到傳出消息中。在接收端執(zhí)行相同的過程。然后，接收器將消息除以與發(fā)送器使用的相同多項式，如果此除的結(jié)果為零，則表示傳輸成功。但是，如果結(jié)果不等于零，則表明發(fā)生了錯誤。

二、USB協(xié)議中的CRC

所述USB協(xié)議，或通用串行總線，在傳輸過程中使用循環(huán)冗余檢查，以保護所有非PID字段中從錯誤標記和數(shù)據(jù)分組。在USB 2.0中，令牌和幀開始（SOF）數(shù)據(jù)包包括5位CRC（CRC5），而數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包包括更長的16位CRC（CRC16），以為數(shù)據(jù)有效載荷提供足夠的支持，直至1024個字節(jié)。

在USB 3.1數(shù)據(jù)包中，可以在標頭數(shù)據(jù)包中找到CRC，該標頭數(shù)據(jù)包由標頭數(shù)據(jù)包框架，數(shù)據(jù)包標頭和鏈接控制字組成。標頭受16位CRC（CRC16）保護，鏈接控制字受5位CRC（CRC5）保護。數(shù)據(jù)有效載荷數(shù)據(jù)包包括一個32位CRC（CRC32），以容納較大的數(shù)據(jù)有效載荷。此外，用于控制各種特定于鏈路的功能的鏈路命令包還包括5位CRC（CRC5）。

三、CAN協(xié)議中的CRC

的CAN協(xié)議，或控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，被稱為其健壯和可靠的通信，因為它包含多個錯誤檢查機制，包括位錯誤檢測，格式錯誤檢測，填充錯誤檢測，響應(yīng)錯誤檢測和CRC檢錯。CRC字段包含在數(shù)據(jù)幀和遠程幀中。

CRC錯誤檢測通過在數(shù)據(jù)幀中包含15位CRC來驗證消息是否通過總線正確發(fā)送而起作用。就像前面討論的CRC如何工作一樣，發(fā)送節(jié)點計算15位CRC值，然后在CRC字段中發(fā)送該值。所有節(jié)點將接收此消息，相互計算CRC，然后比較這些值以確定它們是否確實相同。否則，接收節(jié)點將通過總線發(fā)送錯誤幀。此外，CAN協(xié)議還包括一個1位隱性CRC分隔符，有助于防止格式錯誤，并確保這些位在總線上正確廣播并在接收端正確接收。

四、A2B協(xié)議中的CRC

的A2B協(xié)議，或汽車音頻總線，是另一種協(xié)議，該協(xié)議使用錯誤檢查機制，以驗證正確的通信。其中一種措施是在特定幀內(nèi)使用CRC，以幫助檢測總線上的錯誤。

同步控制幀（SCF）充當節(jié)點的控制幀或控制頭，而同步響應(yīng)幀（SRF）充當節(jié)點的響應(yīng)幀或響應(yīng)頭。整個A2B幀結(jié)構(gòu)稱為超幀，它以SCF開始，包括可選的數(shù)據(jù)時隙，以SRF結(jié)尾。這些幀都包含循環(huán)冗余碼（CRC），以幫助檢測上游和下游數(shù)據(jù)錯誤。

對于下游數(shù)據(jù)錯誤檢測，在SCF中使用16位CRC，它確定在接收方傳輸期間發(fā)生的任何SCF數(shù)據(jù)錯誤。SCF包括一個指示超幀開始的前同步碼，并提供從機用于時鐘和幀同步的位模式。如果從機未檢測到幀同步，則從機將指示CRC錯誤。

對于上游數(shù)據(jù)錯誤檢測，在SRF中還使用16位CRC來確定在接收方傳輸期間發(fā)生的任何SRF數(shù)據(jù)錯誤。中斷請求字段在SCF中具有一個附加的CRC，以避免錯誤的中斷被觸發(fā)。SRF還具有一個前導以指示響應(yīng)幀的開始，并提供上游節(jié)點用于時鐘和幀同步的位模式。如果上游節(jié)點未檢測到幀同步，則將指示CRC錯誤。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的單片機通訊CRC算法的相關(guān)知識。英銳恩專注單片機應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運放芯片和模擬開關(guān)。