CAN总线中循环冗余校验码的原理

在ＣＡＮ系统中为保证报文传输的正确性，需要对通信过程进行差错控制。目前常用的方法是反馈重发，即一旦收到接收端发出的出错信息，发送端便自动重发，此时的差错控制只需要检错功能。常用的检错码有两类：奇偶校验码和循环冗余校验码。奇偶校验码是一种最常见的检错码，其实现方法简单，但检错能力较差；循环冗余校验码的编码也很简单且误判率低，所以在通信系统中获得了广泛的应用。下面介绍ＣＡＮ网络中循环冗余校验码（即ＣＲＣ码）的原理和实现方法。 １ ＣＲＣ码检错的工作原理 ＣＲＣ码检错是将被处理报文的比特序列当作一个二进制多项式Ａ（ｘ）的系数，该系数除以发送方和接收方预先约定好的生成多项式ｇ（ｘ）后，将求得的余数ｐ（ｘ）作为ＣＲＣ校验码附加到原始的报文上，并一起发给接收方。接收方用同样的ｇ（ｘ）去除收到的报文Ｂ（ｘ），如果余数等于ｐ（ｘ），则传输无误（此时Ａ（ｘ）和Ｂ（ｘ）相同）；否则传输过程中出错，由发送端重发，重新开始ＣＲＣ校验，直到无误为止。 上述校验过程中有几点需注意：①在进行ＣＲＣ计算时，采用二进制（模２）运算法，即加法不进位，减法不借位，其本质就是两个操作数进行逻辑异或运算；②在进行ＣＲＣ 计算前先将发送报文所表示的多项式Ａ（ｘ）乘以ｘn，其中ｎ为生成多项式ｇ（ｘ）的最高幂值。对二进制乘法来讲，Ａ（ｘ）·ｘn就是将Ａ（ｘ）左移ｎ位，用来存放余数（ｘ），所以实际发送的报文就变为Ａ（ｘ）·ｘn＋ｐ（ｘ）；③生成多项式ｇ（ｘ）的首位和最后一位的系数必须为１。图１为ＣＲＣ校验的工作过程。



目前已经有多种生成多项式被列入国际标准中，如：ＣＲＣ－４、ＣＲＣ－１２、ＣＲＣ－１６、ＣＣＩＴＴ－１６、ＣＲＣ－３２等。ＣＡＮ总线中采用的生成多项式为ｇ（ｘ）＝ｘ15＋ｘ14＋ｘ10＋ｘ8＋ｘ7＋ｘ4＋ｘ3＋１。可以看出，ＣＡＮ总线中的ＣＲＣ校验采用的多项式能够校验七级，比一般ＣＲＣ校验（ＣＲＣ－４、ＣＲＣ－１２、ＣＲＣ－１６等）的级数（二～五级）要高许多，因而它的检错能力很强，误判率极低，成为提高数据传输质量的有效检错手段。



2 CRC序列计算方法

多项式ｇ（ｘ）除法的余数就是发送到总线上的CRC序列。为了实现这个功能，可以使用15位的移位寄存器----CRC_RG(14 : 0)。如果NXTBIT指示位流的下一位，那么从帧的起始到数据末尾都由没有填充的位顺序给定。CRC序列的计算如下：

CRC_RG=0; //初始化移位寄存器 REPEAT CRCNXT = NXTBIT EXOR CRC_RG(14); //异或运算 CRC_RG(14 : 1)= CRC_RG(13 : 0); //寄存器左移1位 CRC_RG(0)=0; IF CRCNXT THEN CRC_RG(14 : 0)==CRC_RG(14 : 0) EXOR (4599hex); ENDIF UNTIL (CRC序列开始或有一错误条件)