我也聊聊串口通信协议：数据包校验与常用校验算法
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
我也聊聊串口通信协议：数据包校验与常用校验算法
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
本篇博客主要記載了我對數據校驗過程以及奇偶校驗的理解。
1.數據校驗過程
由于數據傳輸距離的因素影響，計算機和受控設備間的通信數據就常常出現不可預知的錯誤。為了防止這些錯誤所帶來的影響，一般在通信時采取數據校驗方法，而奇偶校驗和循環冗余碼校驗就是其中最常用的校驗算法。串行數據在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的錯誤，出現“誤碼”。我們把如何發現傳輸中的錯誤，叫“檢碼”；發現錯誤后，如何進行修訂，叫“檢錯”。 之前，就有過提示，為了保證數據在傳輸過程中不會出錯，每個數據包后面一般都會加上校驗字節。校驗過程是發送端（TX端）和接收端（RX端）共同完成的過程。如上圖所示，首先，TX端按照用戶層協議（數據包格式）將數據根據校驗算法計算出TX校驗字節，并將TX校驗字節按照協議放在數據包的指定位置。RX端接收到數據包后，在指定位置取出TX校驗字節，同時，再將接收到的數據按規定方式計算出RX校驗字節，如果RX校驗字節與接收到的TX校驗字節相等，則說明數據包是有效的，否則就應該放棄該數據包。
2.簡單粗暴地奇偶校驗
最簡單粗暴的方法就是“奇偶校驗”了，即在傳輸字符的各位之外，再傳送一位奇/偶校驗位?？刹捎玫牟呗苑譃槠嫘ｒ灪团夹ｒ灐?/span>2.1 奇校驗
所有傳送的位數（含字符的個數位和校驗位）中，“1”的個數為奇數，如1 0110,0101；0 0110,00012.2 偶校驗
所有傳送的位數（含字符的各位數和檢驗位）中，“1”的個數為偶數，如1 0100,0101；0 0100,0001 奇偶校驗能夠檢測出信息傳輸過程中的部分錯誤的數據（一位錯誤的代碼能夠檢出，兩位及以上的錯誤代碼不能檢出）。奇偶檢驗有一個劣勢，就是他只能發現錯誤，而不能糾正錯誤；一旦發現錯誤，那么沒辦法，只能重發。但是由于奇偶校驗使用起來非常簡單，仍然被廣泛使用。但是仍存在一些良好的矯正錯誤數據的方法，并具有自動訆錯能力，如循環冗余碼（CRC）檢錯等。3.異或校驗
異或校驗方法也是非常簡單，而且非常通用，雖然使用該方法校驗后仍存在出錯的可能，但是因為異或算法非常簡單，編程毫不費力，一般新手都用這種方法。 之前介紹過的NMEA-0183無線通信協議是在異或算法基礎之上進行了一定的改進。能夠理解異或運算，并使用好異或校驗算法，會使得數據處理編程變得輕松容易。4.CRC循環冗余碼校驗
循環冗余碼校驗（Cyclical Redundancy Check, CRC）是利用除法和余數的原理來做錯誤偵測（Error Detecting）的。實際應用時，發送裝置計算出CRC值并隨數據一同發送給接收裝置RX，RX對收到的數據重新計算CR并與收到的CRC值相比較，若兩個CRC值不同，則說明數據通信出現了錯誤，該數據包應該舍棄不用。 在遠距離數據通訊中，為確保高效而無差錯的傳送數據，必須對數據進行校驗控制，而CRC是對一個傳送數據塊進行校驗，是一種非常高效的差錯控制方法。目前，主流的CRC可以分為以下幾個標準：CRC-12碼；CRC-16碼；CRC-CCITT碼；CRC-32碼。 CRC-12碼通常用來傳送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT碼則用來傳送8-bit字符，其中CRC-16為美國采用，而CRC-CCITT為歐洲國家所采用。CRC-32碼用途有限。 在數據存儲和數據通信領域，CRC無處不在：著名的通信協議X.25的FCS（幀檢錯序列）采用的是CRC/CCITT，ARJ/LHA等壓縮工具軟件采用的是CRC32，磁盤驅動器讀寫采用的日式CRC16，通常用到的圖像存儲格式GIF/TIFF等也是采用CRC作為檢錯手段的。4.1 CRC-16的生成過程
CRC-16碼由兩個字節構成，在開始時CRC寄存器的每一位都預置為1，然后把CRC寄存器與8-bit的數據進行異或，之后對CRC寄存器從高位向低位進行移位，在最高位（MSB）的位置補零，而最低位（LSB，移位后已經被移除CRC寄存器）如果是1，則把寄存器與預定義的多項式碼進行異或，否則如果LSB為零，就無需進行進行異或。重復上述的由高至低的移位8次，第一個8-bit數據處理完畢，用此時CRC寄存器的值與下一個8-bit數據異或并進行如前一個8-bit數據似的8次移位。所有的字符處理完成后CRC寄存器的值即為最終的CRC值。 下面為CRC的計算過程： (1)設置CRC寄存器，并給其賦值FFFF(hex)； (2)將數據的第一個8-bit字符與16位CRC寄存器的低8位進行異或，并把結果存入CRC寄存器； (3)CRC寄存器向右移一位，MSB補零，移出并檢查LSB； (4)如果LSB為0，重復第三步；若LSB為1，CRC寄存器與多項式碼相異或； (5)重復第3與第4步直到8次移位全部完成。此時，一個8-bit數據處理完畢； (6)重復第2至第5步直到所有數據全部處理完成； (7)最終CRC寄存器的內容即為CRC值。4.2 如何理解CRC碼？
CRC校驗是一種多項式除法：將需要發送的數據包當做一個很大的二進制數，用它來除以一個固定的二進制數，所得到的余數即是所求得的CRC校驗碼。總結
以上是生活随笔為你收集整理的我也聊聊串口通信协议：数据包校验与常用校验算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 【飞秋】使用C# 4编写动态的代码
- 下一篇： 一个程序员的一些想法（二）