CRC计算实现方法

杨卫平

摘要 本文讨论一种通用CRC计算实现方法。该方法采用纯硬件方法实现CRC计算，可灵活配置、计算速度快，无需CPU计算，适用于任意CRC类型、任意CRC生成多项式时的快速CRC计算。

【關键词】CRC 快速 类型可选

1 CRC 计算算简介

循环冗余校验码（CRC）的基本原理是：在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码又叫（N，K）码，它是一类重要的线性分组码。对于一个给定的（N，K）码，可以证明存在一个最高次幂为N-K=R的多项式G（x）。根据G（x）可以生成K位信息的校验码，而G（x）叫做这个CRC码的生成多项式。校验码的具体生成过程为：假设发送信息用信息多项式c（x）表示，将C（x）左移R位，则可表示成C（x）*2的R次方，这样C（x）的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。通过C（x）*2的R次方除以生成多项式G（x）得到的余数就是校验码。通信过程中，发送方将K位信息码在前、R位校验码在后拼接的共N位数据发送。

接收方己知接收的数据包含K位DATA信息码与R位CRC校验码。接收方将收到的数据同样处理：假设前K位数据用信息多项式D（X）表示，将D（x）左移R位，则可表示成D（x）+2的R次方，这样D（x）的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。通过Dfx）*2的R次方除以生成多项式G（x）得到的余数就是校验码，用R（x）表示。将接收的后R位数据与CRC校验结R（x）系数比较，如果有不一致则说明该笔数据传输有误。

CRC编码和解码方法简单，检错和纠错能力强，在通信领域广泛地用于实现差错控制。

2 CRC计算方法分析

同时，本文给出一种CRC计算硬件系统结构，主要包括五个模块。

（1） CONFIG模块。该模块获取配置的信息，包括CRC类型选择配置、生成多项式的配置、CRC初始值的配置、CRC输入数据、输入数据翻转处理配置、CRC计算输出结果异或与翻转处理配置等。该模块的配置与选择，使得电路支持多种多样的CRC计算需求。

（2）CRC JUDGE模块。该模块处理当前CRC类型配置， 如CRC7，CRC8，CRC16，CRC32等，并准备好选定CRC类型的配置数据。

（3） CRC CRTL模块。该模块针对具体选定的CRC类型产生配置数据，并产生时序控制信号。不同CRC类型需要使用不同位宽的CRC移位电路实现，时序控制主要根据n值产生。

（4） SHIFTCALC模块。该模块是数字组合逻辑，实现CRC计算迭代推理，输出迭代计算结果。该模块主要功能如上图2所示，可以实现一个时钟周期内完成多位数据的CRC移位计算，是整个CRC计算硬件电路的核心部分。

（5） RESULT GEN模块。该模块抓取迭代计算结果，并根据配置要求做异或与翻转等处理，最终输出CRC计算结果。该模块完成后，会将计算完成的状态显示出来。

软件使用该硬件系统结构进行CRC计算，操作流程需要与硬件配合。软件操作流程依次为：

（1）配置CONFIG模块以完成CRC初始化：

（2）写入CRC计算输入数据;

（3）触发CRC计算;

（4）等待中断或状态确认CRC计算完成标志;

（5）读取CRC计算结果。

4 实际仿真结果及分析

运用本文推荐快速CRC计算方法与电路，可在一个时钟周期内完成CRC计算，效果如图3所示。在图中，对硬件电路初始化配置后一个时钟周期后便输出RESULT OUT。因此在实际使用过程中，由于硬件电路CRC计算速度之快，软件可以连续写入CRC计算输入数据，或直接使用DMA连续写入CRC计算输入数据，直至CRC计算需求结束，软件直接读取CRC计算结果即可。

5 结论

本文通过公式推理，提出一种CRC计算硬件实现方法，可以灵活、快速的计算得出CRC校验的余数，适用于任意CRC类型、任意C，RC生成多项式时的快速CRC计算。利用该方法，仿真结果显示最快可以在一个时钟周期内完成多bit输入时的并行CRC计算。

参考文献

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