MM32F0140學習筆記——CRC

CRC校驗（循環冗余校驗Error Correcting Code）是數據通訊中最常采用的校驗方式之一，它是一種根據網絡數據包或計算機文件等數據產生簡短固定位數校驗碼的一種信道編碼技術，主要用來檢測或校驗數據傳輸或者保存后可能出現的錯誤，它是利用除法及余數的原理來作錯誤偵測的。

MM32F0140系列MCU帶有一個硬件CRC計算單元，它采用一個固定的多項式發生器來計算8位、16位或者是32位數據的CRC校驗值，對數據傳輸或數據存儲的一致性、完整性進行驗證。

主要特性如下所示：

● 固定計算多項式 0x04C11DB7：

X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1

● 支持8、16、32位寬的數據輸入寄存器、32位寬的數據輸出寄存器

● 硬件計算時間為3個HCLK周期

● 帶有可存放中間計算過程的32位寬的數據寄存器

● 支持CRC-32和CRC-32/MPEG-2兩種算法

● 支持輸入數據和輸出數據的大小端選擇

功能框圖

硬件CRC計算操作步驟

STEP1、使能CRC模塊時鐘，并復位CRC模塊

STEP2、配置CRC_CR寄存器，選擇CRC-32或者CRC-32/MPEG-2算法，配置輸入數據位寬為8位、16位或者是32位，選擇輸入、輸出數據的大小端

STEP3、通過配置CRC控制寄存器的RST位，將CRC恢復到初始狀態

STEP4、依次將數據寫入CRC數據寄存器中，MCU自動完成CRC計算過程

STEP5、讀取CRC數據寄存器，得到CRC計算結果

硬件CRC示例程序

/* 使能CRC模塊時鐘，并復位CRC模塊 */

RCC->AHBENR  |=  RCC_AHBENR_CRC;
RCC->AHBRSTR |=  RCC_AHBENR_CRC;
RCC->AHBRSTR  = ~RCC_AHBENR_CRC;

/* 配置輸入輸出數據跟隨MCU小端，輸入數據選擇32位寬，使用CRC-32/MPEG-2算法 */

CRC->CR = 0;

/* 將CRC恢復到初始狀態 */

CRC->CR |= CRC_CR_RESET;

/* 計算CRC */

for(uint8_t i = 0; i < length; i++)
{
    CRC->DR = buffer[i];
}

/* 讀取CRC計算結果 */

return CRC->DR;

軟件CRC的實現是將硬件CRC的計算過程用軟件代碼的形式體現出來，通過MCU運行功能代碼實現CRC的計算過程，與硬件CRC相比，需要根據多項式產生CRC表，在計算過程中還需要考慮數據的大小端選擇等參數，實現過程相比硬件CRC要復雜很多、計算速度相比硬件CRC要慢很多。

軟件CRC示例程序

/* 根據多項式產生查表數據 */

void CRC_MPEG2_GenerateCRCTable(void)
{
    uint32_t i = 0, j = 0, Data = 0, Temp = 0;
    for(i = 0; i < 256; i++) 
    {
        Data = 0; 
        Temp = (i << 24); 
        for(j = 0; j < 8; j++) 
        { 
            if((Data ^ Temp)   0x80000000)
            {
                Data = ( Data << 1 ) ^ 0x04C11DB7;
            }
            else
            {
                Data <<= 1;
            }
            Temp <<= 1;
        }
        CRC_MPEG2_Table[i] = Data; 
    }
}

/* 大小端處理 */

uint32_t CRC_MPEG2_SwapEndian(uint32_t data)
{
    return (((data << 24)   0xFF000000) | 
            ((data <<  8)   0x00FF0000) | 
            ((data >>  8)   0x0000FF00) | 
            ((data >> 24)   0x000000FF));
}

/* 軟件CRC計算過程 */

uint32_t CRC_MPEG2_CalcCRC(uint32_t *Buffer, uint16_t Length)
{
    uint8_t i = 0;
    uint32_t Temp = 0, Result = 0xFFFFFFFF;
    uint32_t *pData;

    /* Dynamic generate CRC-32/MPEG-2 table */
    CRC_MPEG2_GenerateCRCTable();

    while(Length--)
    {
        Temp = CRC_MPEG2_SwapEndian(*Buffer++);
        pData =  Temp;

        for(i = 0; i < 4; i++)
        {
            Result = (Result << 8) ^ CRC_MPEG2_Table[((Result >> 24) ^ *((uint8_t *)pData + i))   0xFF];
        }
    }

    return Result;
}

對于同一組32位114個數值數據分別進行軟件CRC和硬件CRC計算，在不考慮軟件CRC自動生成查表數據所消耗時間的情況下，軟件CRC與硬件CRC在運算執行時間對比如下圖所示：