一、CRC介绍

CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）是一种常用的错误检测技术，用于验证数据在传输或存储过程中是否发生了错误。它通过对数据进行一系列计算和比较，生成一个校验值，并将其附加到数据中。接收方可以使用相同的算法对接收到的数据进行校验，然后与接收到的校验值进行比较，从而确定数据是否存在错误。

CRC校验通常用于以下方面：

（1）数据传输的可靠性：在数据通过媒体或网络进行传输时，可能会发生噪声、干扰或其他传输错误。通过在数据中添加CRC校验值，接收方可以检测到传输过程中是否发生了错误，并采取相应措施，如请求重新发送数据。

（2）存储介质的完整性检测：在存储介质上读取或写入数据时，可能会发生位翻转、介质故障等错误。通过在数据存储时使用CRC校验，可以在读取数据时检测到这些错误，并提供数据的完整性保证。

（3）网络通信协议：许多网络通信协议（如Ethernet、WiFi、USB等）使用CRC校验作为数据帧的一部分，以确保传输的数据准确无误。接收方在接收到数据帧后，使用CRC校验来验证数据的完整性。

在项目中，CRC校验广泛应用于各种通信系统、存储系统和数据传输系统中。通过使用CRC校验，可以提高数据的可靠性，并减少传输或存储过程中的错误。它可以检测到数据位级别的错误，并提供一定程度的数据完整性保证。CRC校验在保障数据可靠性和完整性方面具有重要作用，特别是在对数据完整性有较高要求的应用场景中。

二、示例代码

以下C语言代码演示如何获取一段数据的CRC校验值：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
​
// CRC校验函数
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        crc ^= data[i];
        
        for (int j = 0; j < 8; j++)
        {
            if (crc & 1)
            {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }
            else
            {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    
    return crc;
}
​
// 封装的CRC校验函数调用
uint16_t calculateCRC(uint8_t *data, int length)
{
    return crc16(data, length);
}
​
int main()
{
    uint8_t message[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};
    int length = sizeof(message) / sizeof(message[0]);
    
    uint16_t crc = calculateCRC(message, length);
    printf("CRC: 0x%04X\n", crc);
    
    return 0;
}

在上面代码中，crc16 函数实现了CRC校验的计算逻辑。采用了常用的CRC-16算法（0xA001多项式）。calculateCRC 函数是对 crc16 的封装，用于调用CRC校验函数并返回校验结果。

在 main 函数中，通过调用 calculateCRC 函数来计算给定数据的CRC校验值，并将结果打印输出。

代码中的CRC校验函数和封装函数是基于无符号8位字节和无符号16位整数的数据类型进行计算的。

三、案例：数据校验

场景：在单片机通信里，单片机需要向上位机发送一段数据。比如，存放在char buff[1024];这个数组里。 需要封装两个函数，单片机端调用函数对这段数据进行CRC校验，封装校验值，然后上位机收到数据之后验证CRC，校验数据是否传输正确。

3.1 发送方(封装校验值)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
​
// CRC校验函数
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        crc ^= data[i];
        
        for (int j = 0; j < 8; j++)
        {
            if (crc & 1)
            {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }
            else
            {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    
    return crc;
}
​
// 封装CRC校验值到数据中
void appendCRC(uint8_t *data, int length)
{
    uint16_t crc = crc16(data, length);
    data[length] = crc & 0xFF; // 将低8位放入数据末尾
    data[length + 1] = crc >> 8; // 将高8位放入数据末尾的下一个位置
}
​
int main()
{
    uint8_t buff[1024] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05}; // 原始数据
    int length = 5; // 数据长度
    
    // 在原始数据后追加CRC校验值
    appendCRC(buff, length);
    
    // 输出发送的数据（包括CRC校验值）
    printf("发送的数据：");
    for (int i = 0; i < length + 2; i++)
    {
        printf("%02X ", buff[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

在发送方的代码中，使用 appendCRC 函数将CRC校验值追加到原始数据的末尾。

3.2 接收方(校验数据)

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
​
// CRC校验函数
uint16_t crc16(uint8_t *data, int length)
{
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        crc ^= data[i];
        
        for (int j = 0; j < 8; j++)
        {
            if (crc & 1)
            {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }
            else
            {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    
    return crc;
}
​
// 验证CRC校验值是否正确
int verifyCRC(uint8_t *data, int length)
{
    uint16_t crc = crc16(data, length - 2); // 去除数据末尾的CRC校验值
    
    // 获取接收到的CRC校验值
    uint16_t receivedCRC = (data[length - 1] << 8) | data[length - 2];
    
    // 比较计算得到的CRC校验值与接收到的CRC校验值
    if (crc == receivedCRC)
    {
        return 1; // 校验通过
    }
    else
    {
        return 0; // 校验失败
    }
}
​
int main()
{
    uint8_t receivedData[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0xC2, 0x45}; // 收到的数据（包括CRC校验值）
    int length = sizeof(receivedData) / sizeof(receivedData[0]);
    
    // 验证CRC校验值是否正确
    int crcResult = verifyCRC(receivedData, length);
    
    if (crcResult)
    {
        printf("CRC校验通过\n");
        // TODO: 进一步处理正确的数据
    }
    else
    {
        printf("CRC校验失败\n");
        // TODO: 处理校验失败的情况
    }
    
    return 0;
}

在接收方的代码中，使用 verifyCRC 函数验证接收到的数据的CRC校验值是否正确。如果校验通过，可以执行进一步的数据处理操作；如果校验失败，可以进行异常处理。

示例中的CRC校验函数是基于无符号8位字节和无符号16位整数的数据类型进行计算的。可以根据实际需求进行适当修改，以适应不同的数据类型和CRC算法。