Modbus的CRC16校验

# Modbus的CRC16校验方法

# CRC简介

CRC是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。

生成CRC的基本原理是：任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为0和1取值的多项式一一对应。

例如：二进制码10010111()对应的多项式为x^7^+x^4^+x^2^+x+1，而多项式为x^5^+x^4^+x^2^+x+1对应的二进制码是110111。

对报文进行CRC校验，这个过程其实就是按照一定的公式，对一串二进制码进行计算且获得结果值的过程。

CRC16的计算公式为：x^16^+x^15^+x^2^+1

# 校验方法

ModBus 通信协议的CRC ( 冗余循环校验码）含2个字节, 即16位二进制数。CRC码由发送设备计算, 放置于所发送信息帧的尾部。接收设备再重新计算所接收信息的CRC, 比较计算得到的CRC是否与接收到的CRC相符, 如果两者不相符, 则认为数据出错。

CRC16校验的校验步骤：

预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF(即全为 1) , 称此寄存器为CRC寄存器。
把第一个8位二进制数据 (通信信息帧的第一个字节) 与16位的CRC寄存器的低8位相异或, 把结果放于 CRC寄存器。
把 CRC 寄存器的内容右移一位( 朝低位)用 0 填补最高位, 并检查右移后的移出位。
如果移出位为0, 重复第3步 ( 再次右移一位); 如果移出位为1, CRC 寄存器与多项式0xA001 ( 1010 0000 0000 0001) 进行异或。
重复步骤3和步骤4, 直到右移8次,这样整个8位数据全部进行了处理。
重复步骤2到步骤5, 进行通信信息帧下一个字节的处理。
将该通信信息帧所有字节按上述步骤计算完成后,得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换。
最后得到的 CRC寄存器内容即为CRC码。

# 具体实现代码(JS)：

计算法

此方法在调用时计算，最慢。

function crc16(buf) {
    let crc = 0xFFFF;
    for (let i = 0; i < buf.length; i++) {
        crc ^= buf[i];
        for (let j = 0; j < 8; j++) {
            let odd = crc & 0x0001;
            crc = crc >> 1;
            if (odd) crc ^= 0xA001;
        }
    }

    return crc;  
}

查表法一

查表法，高低位的表，代码量太大了。

const crcTableHi = [
    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
];

const crcTableLo = [
    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
];

function crc16table(buf)
{
    let high = 0xff;
    let low = 0xff;
    
    for(let i = 0; i < buf.length; i++) {
        let ch = buf[i];

        let index = low ^ ch;
        low = high ^ crcTableHi[index];
        high = crcTableLo[index];
    }

    return (high << 8 | low);
}

查表法二

此方法最优，推荐使用，不过我还是用的第一种计算法，可以随时写出来。。。

const crctalbeabs = [
    0x0000, 0xCC01, 0xD801, 0x1400, 0xF001, 0x3C00, 0x2800, 0xE401,
    0xA001, 0x6C00, 0x7800, 0xB401, 0x5000, 0x9C01, 0x8801, 0x4400
];

function crc16tablefast(buf)
{
    let crc = 0xFFFF;
  
    for (let i = 0; i < buf.length; i++) {
        let ch = buf[i];
        crc = crctalbeabs[(ch ^ crc) & 15] ^ (crc >> 4);
        crc = crctalbeabs[((ch >> 4) ^ crc) & 15] ^ (crc >> 4);
    }

    return crc;
}

代码可在github上查看modbus-crc16 (opens new window)

在线校验

CRC（循环冗余校验）在线计算：http://www.ip33.com/crc.html (opens new window)

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上次更新: 2021/11/10, 10:17:47

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