CRC8（8位crc）校驗(yàn)在DS18B20中的應(yīng)用

　　DS18B20

　　DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。

　　主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

　　DS18B20工作原理

　　DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。

　　計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。

　　CRC

　　冗余校驗(yàn)（Cyclic Redundancy Check， CRC）是一種根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或電腦文件等數(shù)據(jù)產(chǎn)生簡(jiǎn)短固定位數(shù)校驗(yàn)碼的一種散列函數(shù)，主要用來(lái)檢測(cè)或校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。它是利用除法及余數(shù)的原理來(lái)作錯(cuò)誤偵測(cè)的。

　　循環(huán)冗余校驗(yàn)同其他差錯(cuò)檢測(cè)方式一樣，通過(guò)在要傳輸?shù)膋比特?cái)?shù)據(jù)D后添加（n-k）比特冗余位（又稱幀檢驗(yàn)序列，F(xiàn)rame Check Sequence，F(xiàn)CS）F形成n比特的傳輸幀T，再將其發(fā)送出去。

　　校驗(yàn)碼格式

　　特別的，循環(huán)冗余校驗(yàn)提供一個(gè)預(yù)先設(shè)定的（n-k+1）比特整數(shù)P，并且要求添加的（n-k）比特F滿足：

　　T mod P == 0 ……（1）

　　T = 2n-kD + F …… （2）

　　基于上述要求，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，發(fā)送方和接收方按以下方式通信：

　　1. 發(fā)送方和接收方在通信前，約定好預(yù)設(shè)整數(shù)P。

　　2. 發(fā)送方在發(fā)送前通過(guò)（1）和（2）式確定并填充F，然后發(fā)送。

　　3. 接收方收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行 result = T mod P 運(yùn)算，當(dāng)且僅當(dāng)result = 0時(shí)接收方認(rèn)為沒有差錯(cuò)。

　　發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要確定填充的（n-k）比特F，以下提供了兩種等價(jià)的方式來(lái)確定F。

　　CRC8（8位crc）校驗(yàn)在DS18B20中的應(yīng)用

　　CRC即循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（Cyclic Redundancy Check）：是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種差錯(cuò)校驗(yàn)碼，其特征是信息字段和校驗(yàn)字段的長(zhǎng)度可以任意選定。

　　CRC校驗(yàn)可以簡(jiǎn)單地描述為：例如我們要發(fā)送一些數(shù)據(jù)（信息字段），為了避免一些干擾以及在接收端的對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否接受的是真實(shí)的數(shù)據(jù)，這時(shí)我們就要加上校驗(yàn)數(shù)據(jù)（即CRC校驗(yàn)碼），來(lái)判斷接收的數(shù)據(jù)是否正確。在發(fā)送端，根據(jù)要傳送的k位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則（CRC校驗(yàn)有不同的規(guī)則。這個(gè)規(guī)則，在差錯(cuò)控制理論中稱為“生成多項(xiàng)式”。）產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)用的r位校驗(yàn)碼（CRC碼），附在原始信息后邊，構(gòu)成一個(gè)新的二進(jìn)制碼序列數(shù)共k+r位，然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則（即與發(fā)送時(shí)生成CRC校驗(yàn)碼相同的規(guī)則）進(jìn)行檢驗(yàn)，校驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)的模二除法，即除數(shù)和被除數(shù)（即生成多項(xiàng)式）做異或運(yùn)算，進(jìn)行異或運(yùn)算時(shí)除數(shù)和被除數(shù)最高位對(duì)齊，進(jìn)行按位異或運(yùn)算，若最終的數(shù)據(jù)能被除盡，則傳輸正確；否則，傳輸錯(cuò)誤。

　　CRC8即最終生成的CRC校驗(yàn)碼為1字節(jié)，其生成多項(xiàng)式，生成多項(xiàng)式為g（x）=x8+x5+x4+1，相當(dāng)于g（x）=1·x8+0·x7+0·x6+1·x5+1·x4+0·x3+0·x2+0·x1+1·x0，即對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為100110001。

　　CRC8校驗(yàn)算法：

　　1.CRC8校驗(yàn)的一般性算法：

　　例如： 信息字段代碼為： 00000001 00000010 ———— 對(duì)應(yīng)m（x）=x8+x

　　生成多項(xiàng)式為：g（x）=x8+x5+x4+1 ———— 對(duì)應(yīng)g（x）的二進(jìn)制代碼為：100110001

　　現(xiàn)在我們將要對(duì)2字節(jié)數(shù)據(jù)0x0102生成CRC8校驗(yàn)碼，并最終將生成的1字節(jié)CRC校驗(yàn)碼跟在0x0102的后面，即 0x01 02 ##，（##即8為CRC碼），最終生成的3字節(jié)數(shù)據(jù)就是經(jīng)CRC8校驗(yàn)生成的數(shù)據(jù)。

　　先計(jì)算x8m（x）=x16+x9，對(duì)應(yīng)的2進(jìn)制數(shù)為：100000010 00000000 ?？梢钥吹竭@樣運(yùn)算所得到的結(jié)果其實(shí)就是將信息字段代碼的數(shù)左移8位。因?yàn)樽罱K要將生成的8位CRC8校驗(yàn)碼附在信息字段的后面，所以要將信息字段的數(shù)左移8位。最后用x8m（x）得到的二進(jìn)制數(shù)對(duì)生成多項(xiàng)式g（x）進(jìn)行模二運(yùn)算，最終的余數(shù)（其二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)一定比生成多項(xiàng)式g（x）的位數(shù)?。┚褪撬腃RC8校驗(yàn)碼。

　?。ú钆c被除數(shù)高位對(duì)齊）

　　100000010 00000000

　　^ 100110001

　　---------------------------

　　000110011 00000000

　　^ 100110 001

　　---------------------------

　　010101 00100000

　　^ 10011 0001

　　---------------------------

　　00110 00110000

　　^ 100 110001

　　---------------------------

　　010 11110100

　　^ 10 0110001

　　---------------------------

　　00 10010110

　　對(duì)x8m（x）做模二運(yùn)算取余得10010110（0x96），這個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)就是CRC8校驗(yàn)碼。所以，經(jīng)CRC8校驗(yàn)后研發(fā)送的數(shù)據(jù)就是0x010296。

　　for （_bit = 8; _bit 》 0; --_bit）

　　{

　　if （crc & 0x80）

　　{

　　crc = （crc 《《 1） ^ 0x0131;（所有多項(xiàng)式的最高位都為1，所以左移1位）

　　}

　　else

　　{

　　crc = （crc 《《 1）;

　　}

　　}

　　CRC examples

　　The input message 11011100 （0xDC） will have as result 01111001 （0x79）。

　　The input message 01101000 00111010 （） will have as result 01111100 （0x7C）。

　　The input message 01001110 10000101 （） will have as result 01101011 （0x6B）。

　　2.CRC8校驗(yàn)在DS18B20中的應(yīng)用：

　　以上分析的是常規(guī)的CRC8校驗(yàn)方法。在DS18B20中，有兩處用到CRC。一是DS18B20的8字節(jié)的序列號(hào)，最后一字節(jié)是前面七個(gè)字節(jié)的CRC碼，這是為了保證序列號(hào)的唯一性與正確性；另一個(gè)是在DS18B20內(nèi)部9字節(jié)的高速溫度存儲(chǔ)器，其第9字節(jié)是前面8個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼，這是為了溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。而在DS18B20中生成CRC碼所用到的方法不同于常規(guī)生成算法，它采用的是逆序CRC信息單元編碼算法，該CRC的生成是由DS18B20中的多項(xiàng)式寄存器通過(guò)其中所包含的移位寄存器以及異或門對(duì)輸入該多項(xiàng)式寄存器的每一位二進(jìn)制數(shù)做一定的運(yùn)算所得到的CRC碼（可以查看Maxim官網(wǎng)上DS18B20的應(yīng)用筆記Note27，專門介紹DS18B20CRC詳細(xì)生成過(guò)程）。在此列舉兩種DS18B20CRC校驗(yàn)的C程序。

　　A.按位運(yùn)算方法

　　［cpp］ view plaincopyprint？

　　1. /********************************************************/

　　2. /*DS18B20的CRC8校驗(yàn)程序*/

　　3. /********************************************************/

　　4. uchar calcrc_1byte（uchar abyte）

　　5. {

　　6. uchar i，crc_1byte;

　　7. crc_1byte=0; //設(shè)定crc_1byte初值為0

　　8. for（i = 0; i 《 8; i++）

　　9. {

　　10. if（（（crc_1byte^abyte）&0x01））

　　11. {

　　12. crc_1byte^=0x18;

　　13. crc_1byte》》=1;

　　14. crc_1byte|=0x80;

　　15. }

　　16. else

　　17. crc_1byte》》=1;

　　18. abyte》》=1;

　　19. }

　　20. return crc_1byte;

　　21. }

　　22. uchar calcrc_bytes（uchar *p，uchar len）

　　23. {

　　24. uchar crc=0;

　　25. while（len--） //len為總共要校驗(yàn)的字節(jié)數(shù)

　　26. {

　　27. crc=calcrc_1byte（crc^*p++）;

　　28. }

　　29. return crc; //若最終返回的crc為0，則數(shù)據(jù)傳輸正確

　　30. }

　　B.查表法

　　unsigned char crc_array［256］ = {

　　0x00， 0x5e， 0xbc， 0xe2， 0x61， 0x3f， 0xdd， 0x83，

　　0xc2， 0x9c， 0x7e， 0x20， 0xa3， 0xfd， 0x1f， 0x41，

　　0x9d， 0xc3， 0x21， 0x7f， 0xfc， 0xa2， 0x40， 0x1e，

　　0x5f， 0x01， 0xe3， 0xbd， 0x3e， 0x60， 0x82， 0xdc，

　　0x23， 0x7d， 0x9f， 0xc1， 0x42， 0x1c， 0xfe， 0xa0，

　　0xe1， 0xbf， 0x5d， 0x03， 0x80， 0xde， 0x3c， 0x62，

　　0xbe， 0xe0， 0x02， 0x5c， 0xdf， 0x81， 0x63， 0x3d，

　　0x7c， 0x22， 0xc0， 0x9e， 0x1d， 0x43， 0xa1， 0xff，

　　0x46， 0x18， 0xfa， 0xa4， 0x27， 0x79， 0x9b， 0xc5，

　　0x84， 0xda， 0x38， 0x66， 0xe5， 0xbb， 0x59， 0x07，

　　0xdb， 0x85， 0x67， 0x39， 0xba， 0xe4， 0x06， 0x58，

　　0x19， 0x47， 0xa5， 0xfb， 0x78， 0x26， 0xc4， 0x9a，

　　0x65， 0x3b， 0xd9， 0x87， 0x04， 0x5a， 0xb8， 0xe6，

　　0xa7， 0xf9， 0x1b， 0x45， 0xc6， 0x98， 0x7a， 0x24，

　　0xf8， 0xa6， 0x44， 0x1a， 0x99， 0xc7， 0x25， 0x7b，

　　0x3a， 0x64， 0x86， 0xd8， 0x5b， 0x05， 0xe7， 0xb9，

　　0x8c， 0xd2， 0x30， 0x6e， 0xed， 0xb3， 0x51， 0x0f，

　　0x4e， 0x10， 0xf2， 0xac， 0x2f， 0x71， 0x93， 0xcd，

　　0x11， 0x4f， 0xad， 0xf3， 0x70， 0x2e， 0xcc， 0x92，

　　0xd3， 0x8d， 0x6f， 0x31， 0xb2， 0xec， 0x0e， 0x50，

　　0xaf， 0xf1， 0x13， 0x4d， 0xce， 0x90， 0x72， 0x2c，

　　0x6d， 0x33， 0xd1， 0x8f， 0x0c， 0x52， 0xb0， 0xee，

　　0x32， 0x6c， 0x8e， 0xd0， 0x53， 0x0d， 0xef， 0xb1，

　　0xf0， 0xae， 0x4c， 0x12， 0x91， 0xcf， 0x2d， 0x73，

　　0xca， 0x94， 0x76， 0x28， 0xab， 0xf5， 0x17， 0x49，

　　0x08， 0x56， 0xb4， 0xea， 0x69， 0x37， 0xd5， 0x8b，

　　0x57， 0x09， 0xeb， 0xb5， 0x36， 0x68， 0x8a， 0xd4，

　　0x95， 0xcb， 0x29， 0x77， 0xf4， 0xaa， 0x48， 0x16，

　　0xe9， 0xb7， 0x55， 0x0b， 0x88， 0xd6， 0x34， 0x6a，

　　0x2b， 0x75， 0x97， 0xc9， 0x4a， 0x14， 0xf6， 0xa8，

　　0x74， 0x2a， 0xc8， 0x96， 0x15， 0x4b， 0xa9， 0xf7，

　　0xb6， 0xe8， 0x0a， 0x54， 0xd7， 0x89， 0x6b， 0x35，

　　};

　　unsigned char CRC8_Table（unsigned char *p， char counter）

　　{

　　unsigned char crc8 = 0;

　　for（ ; counter 》 0; counter--）

　　{

　　crc8 = CRC8Table［crc8^*p］; //查表得到CRC碼

　　p++;

　　}

　　return crc8;

　　}

　　DS18B20的兩種校驗(yàn)CRC碼的方法本質(zhì)上都是一樣的。查表法是對(duì)0x00~0xff這256個(gè)數(shù)依次生成與每一個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的CRC碼所組合成的表，每次算一字節(jié)數(shù)據(jù)的CRC碼不用經(jīng)過(guò)calcrc_1byte（uchar abyte）這個(gè)函數(shù)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)的最低位進(jìn)行判斷是1還是0，而直接通過(guò)查表的方式直接提取出 crc8^*p的CRC碼，其運(yùn)行效率相對(duì)按位運(yùn)算方法更高，但是查表法所列的表卻很占空間。