随着数据采集系统的功能日益强大，以及微型计算机的普及，在现代工业中，利用微机进行数据通讯的工业控制应用得也越来越广泛。特别是在大规模高精度数据采集系统中，对数据进行分析和计算将占用很大一部分单片机的资源，可以将采集到的数据通过串行通讯方式传送给PC机，由PC机来完成数据的处理工作。但是由于传输距离、现场状况等诸多可能出现的因素的影响，计算机与受控设备之间的通讯数据常会发生无法预测的错误。为了防止错误所带来的影响，在数据的接收端必须进行差错校验。虽然差错校验也可以完全由硬件来承担，但由于单片机和PC都具有很强的软件编程能力，这就为实施软件的差错校验提供了前提条件，而软件的差错校验有经济实用并且不增加硬件开销的优点。本文就是基于多功能应变测试系统而编写的主机和单片机之间的RS－485通讯系统，介绍了一种软件差错校验方案循环冗余差错校验法。

1 CRC法的原理

传统的差错检验法有：奇偶校验法，校验和法，行列冗余校验法等。这些方法都 是在数据后面加一定数量的冗余位同时发送出去，例如在单片机的通讯方式2和3中，TB8就可以作为奇偶校验位同数据一起发送出去，在数据的接收端通过对数据信息进行比较、判别或简单的求和运算，然后将所得和接收到的冗余位进行比较，若相等就认为数据接收正确，否则就认为数据传送过程中出现错误。但是冗余位只能反映数据行或列的奇偶情况，所以这类检验方法对数据行或列的偶数个错误不敏感，漏判的概率很高。因此，此种方法的可靠性 就差。

循环冗余码校验英文名称为Cyclical Redundancy Check，简称CRC。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测（Error Detecting）的。实际应用时，发送装置计算出CRC值并随数据 一同发送给接收装置，接收装置对收到的数据重新计算CRC并与收到的CRC相比较，若两个CR C值不同，则说明数据通讯出现错误。由于这种方法取得校验码的方式具有很强的信息覆盖 能力，所以它是一种效率极高的错误校验法。错误的概率几乎为零。在很多的仪器设备中都采用这种冗余校验的通讯规约。

根据应用环境与习惯的不同，CRC又可分为以下几种标准：

① CRC－12码；② CRC－16码；

③ CRC－CCITT码；④ CRC－32码。

CRC-12码通常用来传送6-bit字符串。CRC-16及CRC-CCITT码则是用来传送8-b it字符，其中CRC-16为美国采用，而CRC-CCITT为欧洲国家所采用。CRC-32码大都被采用在 一种称为Point-to-Point的同步传输中。

2 CRC校验码的生成过程

我们以最常用的CRC－16码作为例子进行说明。

冗余循环码包括2个字节，即16位二进制数。先预置16位寄存器全部为1，再逐 步把每8位的数据信息进行处理。在进行CRC计算时只用8位数据位，起始位和停止位，如有奇 偶校验位的话也包括奇偶校验位，都不参与CRC计算。

在计算CRC码时，8位数据与寄存器的数据相异或，得到的数据向低位移一位，用 0填补最高位，再检查最低位。如果最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或；若最低位为0，则不进行异或计算。

这个过程一直重复8次，第8次移位后，下一个8位数据再与现在寄存器中的内容 相异或，这个过程和以上一样重复8次。当所有的信息处理完后，最后寄存器中的内容即为C RC码。这个CRC码将由发送设备跟在数据的最后一起发送。

计算CRC的步骤为：

(1)预置16位寄存器位十六进制数FFFF（即全为1）。称此寄存器位CRC寄存器。

(2)把第一个8位数据与16位寄存器的低位相异或，将结果放于CRC寄存器中；

(3)把寄存器的内容右移一位（朝低位），用0填补最高位，检查最低位；

(4)如果最低位为0，重复第三步（再次移位）；

如果最低位为1，CRC寄存器与多项式码进行异或；

(5)重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；

(6)重复步骤2到5，进行下一个8位数据的处理；

(7)最后得到的CRC寄存器即为CRC码。

3 CRC法在收发双方的软件实现

根据前面给出的CRC码的生成过程，我们可以编制CRC校验程序，根据通讯协议通 过RS232－RS485电平转换接口和MAX485，PC机的串口与单片机的串行口进行串行异步通讯，需要发送的数据信息位8位，选取异或多项式为A001（Hex）。

8031单片机CRC算法的程序流程图如图1所示。同时给出汇编语言的源程序。

CRC源代码：

CRCH，CRCL，CRCD分别代表CRC校验码的高8位，低8位和要处理的数据。

PC机的CRC程序思路与单片机完全相同，信息的处理、发送和接收可以用任何一种高级设计 语言来实现。

本文主要讨论了用CRC法进行差错校验的问题，接收方如果发现接收错误，则返回信息 ，要求主机重发数据；如果没有发现错误，则不反馈信息。由此可以提高收发效率。实践证明CRC法在PC机与8031单片机异步通讯的差错检验中应用是十分有效的，可以在实际中得到广泛应用。

参考文献

1 薛钧义，张彦斌.MCS－51系列单片微型计算机及其应用.西安：西安交通大学出版社，1990

2 姚燕南，薛钧义.微型计算机原理.西安：西安电子科技大学出版社，1995