MODBUS协议中CRC16校验返回0

Question

freemodbus 协议栈中 接收帧解析时 ，CRC为啥返回0才是正确的？
eMBErrorCode
eMBRTUReceive( UCHAR * pucRcvAddress, UCHAR ** pucFrame, USHORT * pusLength )
{
/* Length and CRC check */
if( ( usRcvBufferPos >= MB_SER_PDU_SIZE_MIN )
&& ( usMBCRC16( ( UCHAR * ) ucRTUBuf, usRcvBufferPos ) == 0 ) )
………………
}

Answer 1

以下内容由CHATGPT及阿里嘎多学长共同生成、有用望采纳：

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CRC16（循环冗余校验）是一种常用的错误检测算法，它通过在数据块后附加一个校验码（CRC码）来检测数据在传输或存储过程中是否发生了错误。在MODBUS协议中，CRC16校验用于确保数据帧的完整性和正确性。

CRC校验的基本原理：

1. 多项式表示：CRC校验基于多项式除法原理。在MODBUS协议中，使用的是CRC-16多项式，通常是0xA001（x^16 + x^15 + x^2 + 1）。

2. 寄存器初始化：在开始计算CRC之前，会初始化一个16位的寄存器，通常初始化为0xFFFF。

3. 数据处理：将待发送的数据按字节顺序进行处理，每次处理一个字节。

4. 异或操作：将当前处理的字节与寄存器的低8位进行异或操作，更新寄存器的值。

5. 循环移位和多项式相乘：将寄存器的值左移一位，如果左移后的最高位为1，则与CRC多项式进行异或操作。

6. 重复处理：重复步骤4和5，直到所有数据都处理完毕。

7. 校验码生成：最终寄存器的值即为CRC校验码。

8. 校验码附加：将计算得到的CRC校验码附加到数据块的末尾。

9. 接收端校验：接收方收到数据后，会重新计算CRC校验码，并与接收到的校验码进行比较。

为什么CRC校验返回0表示校验正确？

在许多CRC实现中，包括MODBUS协议中的CRC-16，校验码的计算结果是通过异或操作得到的。如果在数据传输过程中没有发生错误，那么计算得到的CRC校验码与接收到的校验码进行异或操作的结果应该是0xFFFF（全1）。但是，为了简化硬件实现，MODBUS协议在发送前将CRC校验码与0xFFFF进行异或操作，这样在接收端，如果数据正确，异或操作的结果应该是0x0000（全0）。因此，当CRC校验返回0时，表示校验正确。

STM32和C语言环境中的实现：

在STM32微控制器中，通常有硬件支持CRC计算，可以通过库函数或直接操作寄存器来实现CRC校验。以下是使用C语言实现CRC16的一个简单示例：

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

// CRC16 Modbus 多项式 0xA001
uint16_t modbusCRC16(const uint8_t *data, uint16_t length) {
    uint16_t crc = 0xFFFF; // 寄存器初始化

    for (int pos = 0; pos < length; pos++) {
        crc ^= data[pos]; // 异或操作

        for (int i = 8; i != 0; i--) { // 处理每一位
            if ((crc & 0x0001) != 0) { // 低位为1
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001; // 与多项式异或
            } else { // 低位为0
                crc >>= 1;
            }
        }
    }

    // 返回CRC值
    return crc;
}

参考资料：

1. CRC校验（循环冗余校验 Cyclic Redundancy Check）以Modbus协议中的CRC-16算法为例
2. Modbus-crc16校验原理和方法（含测试代码以及演算过程）
3. 最详细易懂的CRC-16校验原理（附源程序）

这些资料提供了关于CRC16校验原理的详细解释和示例代码，可以帮助你更好地理解和实现CRC16校验。