用模2除法计算CRC码的CRC校验软件设计

通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409191题目名称：用模2除法计算CRC码的CRC校验软件设计引言：循环冗余码CRC检验技术广泛应用于测控及通信领域，CRC计算可以靠专用的硬件来实现，但是对于低成本的微控制器系统，在没有硬件支持下实现CRC检验，关键的问题就是如何通过软件来完成CRC计算，也就是CRC算法的问题。实验设计要求：C3．用模2除法计算CRC码的CRC校验软件设计环境要求：Windows2000/XP/7；C；信息交换内容为文本文件；信息交换方式为共享文件编码要求：生成多项式为CRC-CCITT功能要求：能在两台计算机机上运行程序，一台产生CRC码，另一台校验。课程设计目标：用C语言设计课程程序，完成用模2出发计算CRC码的CRC校验软件设计，1.掌握CRC码的计算方法；2.掌握用C语言计算CRC码的算法；3.熟练并掌握C语言在通信网络中的编程实现方式及功能CRC简介CRC校验的基本思想是利用线性编码理论，在发送端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的监督码（既CRC码）r位，并附在信息后边，构成一个新的二进制码序列数共(k+r)位，最后发送出去。在接收端，则根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以确定传送中是否出错。16位的CRC码产生的规则是先将要发送的二进制序列数左移16位（既乘以162）后，再除以一个多项式，最后所得到的余数既是CRC码，如式（2-1）式所示，其中B(X)表示n位的二进制序列数，G(X)为多项式，Q(X)为整数，R(X)是余数（既CRC码）。（2-1）求CRC码所采用模2加减运算法则，既是不带进位和借位的按位加减，这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算，加法和减法等价，乘法和除法运算与普通代数式的乘除法运算是一样，符合同样的规律。生成CRC码的多项式如下，其中CRC-16和CRC-CCITT产生16位的CRC码，而CRC-32则产生的是32位的CRC码。接收方将接收到的二进制序列数（包括信息码和CRC码）除以多项式，如果余数为0，则说明传输中无错误发生，否则说明传输有误，关于其原理这里不再多述。用软件计算CRC码时，接收方可以将接收到的信息码求CRC码，比较结果和接收到的CRC码是否相同。CRC原理：通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409192CRC码为循环冗余校验码，基本表示方式为(n,k)，其中n为数据位数，k为校验码位数。CRC码校验的基本思想是利用线性编码理论,在发送端根据要传送的(n,k)位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的监督码（既CRC码）r位,并附在信息后边,构成一个新的二进制码序列数共(k+r)位,最后发送出去。在接收端,则根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。采用CRC校验时，发送方和接收方用同一个生成多项式g（x）,并且g（x）的首位和最后一位的系数必须为1。CRC的处理方法是：发送方以g（x）去除t（x），得到余数作为CRC校验码。校验时，以计算的校正结果是否为0为据，判断数据帧是否出错。CRC校验可以100％地检测出所有奇数个随机错误和长度小于等于k（k为g（x）的阶数）的突发错误。所以CRC的生成多项式的阶数越高，那么误判的概率就越小。对于一个二进制序列数可以表示为式(3-1):求此二进制序列数的CRC码时，先乘以2^16后（既左移16位），再除以多项式G(X)，所得的余数既是所要求的CRC码。如式(3-2)所示：可以设：其中Qn(X)为整数，Rn(X)为16位二进制余数。将式(3-3)代入式(3-2)得：可以设：其中Qn-1(X)为整数，Rn-1(X)为16位二进制余数，将式(3-5)代入式(3-4)，如上类推，最后得到：根据CRC的定义，很显然，十六位二进制数R0（X）既是我们要求的CRC码。式(3-5)是编程计算CRC的关键，它说明计算本位后的CRC码等于上一位CRC码乘以2后除以多项式，所得的余数再加上本位值除以多项式所得的余数。以下为求循环冗余码的函数：intcrc_CCITT(intdata_crc){intdata,ax,bx,cx;intpx=0x11021;data=data_crc;ax=0;bx=0;通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409193data=16;ax=data15;data=17;for(cx=15;cx0;cx--){if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;ax=1;bx=data31;data=1;ax=ax+bx;}if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;returnax;}这段代码首先将data数据左移16位，即将数据乘以2的16次方，将数据的前17位放到ax中，ax存放的是每次与px做模二加的数据，同时data的前16位删除，接下来的循环操作是先判断ax数据的第17位是否为1，如果为1，则与px异或，即做模二加，如果不为1，则不作任何操作，然后将ax左移一位，因上面的操作已将data的第17位置0，所以左移一位不会改变数据，然后将data中的第一位数据放到data的第1位，删除data的第一位，此操作后ax又变为啦17位操作数，循环结束后，已经将所有的数据都操作完，但是此时的余数为17位，我们需要的结果为16位，所以，还要又一次数据操作，即判断此时的ax第17位是否为1，如果为1，则与px模二加，得到最后的结果，如果不是1，则这时的结果即使我们需要的结果。设计的功能：1、用模二除法计算CRC码的CRC校验软件设计，生成多项式为CRC-CCITT。2、能在两台计算机机上运行程序，一台产生CRC码，另一台校验。信息交换内容为文本文件；信息交换方式为共享文件。3、环境要求：Windows2000/XP/7C。程序流程图：发送端（电脑甲）----------文件共享-----------接收端（电脑乙）开始输入数据存入code计算CRC余项开始读取code.txt到code接收的数据模二除多项式g(x)得到余项result通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409194程序清单：发送端：#includestdio.h#includestdlib.hintcrc;intcrc_CCITT(intdata_crc){intdata,ax,bx,cx;intpx=0x11021;data=data_crc;ax=0;bx=0;data=16;ax=data15;data=17;for(cx=15;cx0;cx--){if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;ax=1;bx=data31;data=1;ax=ax+bx;}if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;data_crc=16;crc=ax;data_crc=data_crc+ax;printf(px=0x%x\n,px);printf(crc=%x\n,crc);printf(code=%x\n,data_crc);returndata_crc;}main(){FILE*fp_crc,*fp_code;将CRC余项接在code的后面赋给codeCRC存入crc.txtcode存入code.txt结束result=0?传输正确，显示信息码传输失败结束通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409195intcrcnum;intch;printf(~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n);printf(请输入数据：\n);scanf(%x,&ch);crcnum=crc_CCITT(ch);fp_code=fopen(C:\\Users\\yujun\\Desktop\\新建文件夹\\code.txt,w);fp_crc=fopen(C:\\Users\\yujun\\Desktop\\新建文件夹\\crc.txt,w);fprintf(fp_code,%x,crcnum);fprintf(fp_crc,%x,crc);fclose(fp_crc);fclose(fp_code);printf(~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n);system(pause);}接收端：#includestdio.h#includestdlib.hintcrc_CCITT(intdata_crc){longintdata,ax,bx,cx;longintpx=0x11021;data=data_crc;ax=0;bx=0;data=16;ax=data15;data=17;for(cx=15;cx0;cx--){if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;ax=1;bx=data31;data=1;ax=ax+bx;}if((ax16)&0x1==0x1)ax=ax^px;returnax;}main(){FILE*fp_code;intdata_t;通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409196intax,ch,crc;intn=16;fp_code=fopen(C:\\Users\\yujun\\Desktop\\新建文件夹\\code.txt,r);fscanf(fp_code,%x,&ch);fclose(fp_code);printf(~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n);printf(\t文件读出数据为：%x\n,ch);ax=chn;crc=crc_CCITT(ax);ch=n;ch=n;if(crc^ch==0){printf(\t数据传送准确无误\n);printf(\tcrc校验码为%x\n,crc);}else{printf(数据错误！);}printf(~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\n\t);system(pause);}测试数据及其结果发送端：通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409197通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409198接收端：通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----201409199数据计算：Px=0x11021=（10001000000100001）；Data=0x2365=（10001101100101）2；1000010111011010001000000100001丿100011011001010000000000000000100010000001000011011000010010000010001000000100001111000100000001001000100000010000111010100001001010100010000001000011011100001101011010001000000100001110000011110111001000100000010000110010011111111010100010000001000010110111110110110（0110111110110110）2=0x6fb6；正确数据计算。通信网络设计课程设计题号：c3设计日期：20140910----2014091910总结：两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计中和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。回顾起此次课程设计，至