CRC校验程序设计

CRC程序设计

程序的宗旨：通过编写CRC的校验程序，加深对CRC原理的理解，同时学会将书本上的原理运用于实际，动手实践才能学得更快。

注：本文关于CRC原理那部分内容，来自网络搜集。

1. 需求分析

编写一个CRC校验的模拟程序，该程序实现的功能如下：

输入：一串二进制比特串

输出：CRC校验码

2. CRC校验原理分析

在此，我们主要从适合于编程实现的角度分析CRC校验的算法原理，而不只是书本上关于CRC原理的介绍。

Cyclic Redundancy Check循环冗余检验，是基于数据计算一组效验码，用于核对数据传输过程中是否被更改或传输错误。

假设数据传输过程中需要发送15位的二进制信息g=101001110100001，这串二进制码可表示为代数多项式g(x) = x^14 + x^12 + x^9 + x^8 + x^7 + x^5 + 1，其中g中第k位的值，对应g(x)中x^k的系数。将g(x)乘以x^m，既将g后加m个0，然后除以m阶多项式h(x)，得到的(m-1)阶余项r(x)对应的二进制码r就是CRC编码。 

h(x)可以自由选择或者使用国际通行标准，一般按照h(x)的阶数m，将CRC算法称为CRC-m，比如CRC-8、CRC-32、CRC-64等。

g(x)和h(x)的除运算，可以通过g和h做xor（异或）运算。比如将11001与10101做xor运算：

例如使用CRC-8算法求101001110100001的效验码。CRC-8标准的h(x) = x^8 + x^7 + x^6 + x^4 + x^2 + 1，即h是9位的二进制串111010101。

经过迭代运算后，最终得到的r是10001100，这就是CRC效验码。

3  概要设计

基于以上原理，我们对软件进行了初步的规划和设计：

（1） 由于h(x)的选择有多种标准，其原理都是类似的，故我们就选用CRC-8标准来实现CRC校验的模拟。

（2） 由上述算法原理可知，程序中需要使用到数组或者队列来实现数据的存储和运算，由于c++中支持许多封装得很好的容器来组织数据，例如：Deque容器，故使用c++语言可以更加高效地完成所需要的功能。故我们的编程语言采用c++。

（3） 为了提供友好的用户界面，我们采用Visual C++的MFC框架构建应用程序，使用一个简单的对话框程序，包含一个输入编辑框和一个输出编辑框

4 详细设计

4.1 数据结构的设计

    定义三个bool型的队列，deque<bool>，分别代表：输入串寄存器、操作串寄存器、剩余串寄存器。

    其中：

    输入串寄存器：用于存放用户输入的二进制串

    操作串寄存器：用于存放当前的被减数

    剩余串寄存器：用于存放输入串寄存器没有进入操作串寄存器的剩余部分

定义一个bool型的数组，存放H（x）

const int CRC8_HX_LENGTH = 9; // 采用CRC-8算法,故H(x)的长度为9 

bool hx[CRC8_HX_LENGTH] = {1,1,1,0,1,0,1,0,1};    //!< H(x)

定义两个Cstring型的变量，存放输入的数据和输出的数据。

4.2 模块划分

模块功能概述：

    输入模块：获取用户的输入二进制串，并判断输入的正确性

寄存器初始化模块：将用户的输入字符串转化成0、1形式的数字串存放到输入串寄存器中，并取出前9位数存放到操作寄存器中作为当前的被减数。

    校验码计算模块：对操作寄存器的每一位与H（x）的对应的每一位进行异或，并将结果存放在操作寄存器的对应位置

    操作寄存器移位模块：让当前操作寄存器队列队首的所有0出队，并从剩余寄存器中补充对应个数的数据到操作寄存器队列队尾，供下一次异或操作。

显示模块：将操作寄存器最终的CRC校验码转化成字符串的形式以供输出。

4.3 程序流程图

5  程序运行效果及验证

 输入字符串验证

本文转自 Jhuster 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/ticktick/176981，如需转载请自行联系原作者