STM32F10x 学习笔记3之CRC计算单元

STM32F 系列的单片机内部带了CRC32 计算单元。这个内置CRC模块的方法使用非常简单。其操作如下图所示。

图 1 CRC计算单元框图

归纳起来有如下几步操作：

1. 开启CRC单元的时钟。RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_CRC, ENABLE)

2. 复位CRC模块(设置CRC_CR=0x01)，这个操作把CRC余数初始化为0xFFFFFFFF

3. 把要计算的数据按逐个地写入CRC_DR寄存器

4. 写完所有的数据字后，从CRC_DR寄存器读出计算的结果

STM32F10x StdPeriph Driver 中提供了几个函数。

CRC_ResetDR(void) 

用来复位CRC模块。

uint32_t CRC_CalcCRC(uint32_t Data)

将一个数据写入CRC_DR寄存器，返回值为计算结果。

uint32_t CRC_CalcBlockCRC(uint32_t pBuffer[], uint32_t BufferLength)

计算一个数组的CRC 值。

uint32_t CRC_GetCRC(void)

读取CRC_DR寄存器的结果。

另外，CRC 模块中还有个独立数据寄存器(CRC_IDR)。这是个单字节的寄存器，用于临时存放1字节的数据，不受复位操作影响。相应的操作函数有两个。

void CRC_SetIDRegister(uint8_t IDValue)

uint8_t CRC_GetIDRegister(void)

分别是写CRC_IDR和读 CRC_IDR 寄存器。

虽然STM32F 上的CRC 单元用起来很简单，但是似乎它计算出来的结果与传统的CRC32算法得到的结果有些不同。

下面是个简单的例子。

#include "stm32f10x.h"  

int main(void)  

{  

    uint32_t j;  

    uint32_t str[11] = {'1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', ' '};  

    SystemInit();  

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_CRC, ENABLE);  

    CRC_ResetDR();  

    str[9] = CRC_CalcBlockCRC(str, 1);  

    CRC_ResetDR();  

    CRC_CalcCRC(0xA5A5A5A5);  

    j = CRC_GetCRC();  

    CRC_CalcCRC(j);  

    for(;;)  

    {  

    }     

}  

。还指出了这个CRC 单元计算的结果与常见的CRC32 算法得到的结果不相同。但是为什么不相同，是什么原因造成的却没有写出来。这里再补一篇，把这些都说清楚。

下面先给个crc32的计算函数，这个函数计算的结果与STM32F 单片机上硬件单元的计算结果相同。

uint32_t crc32(uint32_t *addr, int num, uint32_t crc)  

{  

    int i;  

    for (; num > 0; num--)                

    {  

        crc = crc ^ (*addr++);       

        for (i = 0; i < 32; i++)               

        {  

            if (crc & 0x80000000)              

                crc = (crc << 1) ^ POLY;     

            else                            

                crc <<= 1;                   

        }                               

        crc &= 0xFFFFFFFF;              

    }                                 

    return(crc);                     

}  

在我写的文章《写给嵌入式程序员的循环冗余校验（CRC）算法入门引导》（http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/7882789） 中给了个利用查表法计算crc 的程序。那个程序稍微修改一点就能计算CRC32。下面给出改动后的程序。

//crc32.h  

#ifndef CRC32_H_INCLUDED  

#define CRC32_H_INCLUDED  

#ifdef __cplusplus  

#if __cplusplus  

extern "C"{  

    #endif  

    #endif /* __cplusplus */  

#include  

/* 

* The CRC parameters. Currently configured for CRC32. 

* CRC32=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X1+X0 

*/  

#define POLYNOMIAL          0x04C11DB7  

#define INITIAL_REMAINDER   0xFFFFFFFF  

#define FINAL_XOR_VALUE     0x00000000  

/* 

* The width of the CRC calculation and result. 

* Modify the typedef for an 8 or 32-bit CRC standard. 

*/  

typedef uint32_t width_t;  

#define WIDTH (8 * sizeof(width_t))  

#define TOPBIT (1 << (WIDTH - 1))  

/** 

 * Initialize the CRC lookup table. 

 * This table is used by crcCompute() to make CRC computation faster. 

 */  

void crcInit(void);  

/** 

 * Compute the CRC checksum of a binary message block. 

 * @para message, 用来计算的数据 

 * @para nBytes, 数据的长度 

 * @note This function expects that crcInit() has been called 

 *       first to initialize the CRC lookup table. 

 */  

width_t crcCompute(unsigned char * message, unsigned int nBytes, width_t remainder);  

#ifdef __cplusplus  

    #if __cplusplus  

}  

#endif  

#endif /* __cplusplus */  

#endif // CRC32_H_INCLUDED  

对应的C程序如下：

#include "crc32.h"  

/* 

* An array containing the pre-computed intermediate result for each 

* possible byte of input. This is used to speed up the computation. 

*/  

static width_t crcTable[256];  

/** 

 * Initialize the CRC lookup table. 

 * This table is used by crcCompute() to make CRC computation faster. 

 */  

void crcInit(void)  

{  

    width_t remainder;  

    width_t dividend;  

    int bit;  

    /* Perform binary long division, a bit at a time. */  

    for(dividend = 0; dividend < 256; dividend++)  

    {  

        /* Initialize the remainder.  */  

        remainder = dividend << (WIDTH - 8);  

        /* Shift and XOR with the polynomial.   */  

        for(bit = 0; bit < 8; bit++)  

        {  

            /* Try to divide the current data bit.  */  

            if(remainder & TOPBIT)  

            {  

                remainder = (remainder << 1) ^ POLYNOMIAL;  

            }  

            else  

            {  

                remainder = remainder << 1;  

            }  

        }  

        /* Save the result in the table. */  

        crcTable[dividend] = remainder;  

    }  

} /* crcInit() */  

/** 

 * Compute the CRC checksum of a binary message block. 

 * @para message, 用来计算的数据 

 * @para nBytes, 数据的长度 

 * @note This function expects that crcInit() has been called 

 *       first to initialize the CRC lookup table. 

 */  

width_t crcCompute(unsigned char * message, unsigned int nBytes, width_t remainder)  

{  

    unsigned int offset;  

    unsigned char byte;  

    //width_t remainder = INITIAL_REMAINDER;  

    /* Divide the message by the polynomial, a byte at a time. */  

    for( offset = 0; offset < nBytes; offset++)  

    {  

        byte = (remainder >> (WIDTH - 8)) ^ message[offset];  

        remainder = crcTable[byte] ^ (remainder << 8);  

    }  

    /* The final remainder is the CRC result. */  

    return (remainder ^ FINAL_XOR_VALUE);  

} /* crcCompute() */  

不过用这个程序直接计算得到的CRC 值与STM32 给出的并不相同。之所以会这样是因为字节序的原因。可以举个例子来说明这个问题。比如我们有一片内存区域要计算CRC值。这片内存区域的起始地址是 0x1000，共有8个字节。用 crcCompute() 函数计算时是按照地址顺序依次传入各个字节。也就是先计算0x1000 处的字节，再计算0x0001 处的字节，以此类推最后计算0x1007 地址处的字节。而 STM32 的硬件CRC单元是以32位的字为单位计算的。我们知道CRC 实际上是个多项式的除法运算，而除法运算是从高位算起的。也就是相当于它是按照 0x1003、0x1002、0x1001、0x1000 这个顺序计算第一个字，然后按照0x1007、0x1006、0x1005、x1004 的顺序计算第二个字。因此。我们要是预先将字节序调换一下得到结果就没有问题了。这就有了下面的改造。其中 remainder 传入 0xffffffff。因为STM32 中的CRC余数初始值为0xffffffff。

uint32_t stm32crc32(uint32_t * message, unsigned int nWords, uint32_t remainder)  

{  

    unsigned int offset;  

    unsigned char byte;  

    unsigned char *p = (unsigned char *)message;  

    //width_t remainder = INITIAL_REMAINDER;  

    /* Divide the message by the polynomial, a byte at a time. */  

    for( offset = 0; offset < nWords; offset++)  

    {  

        byte = (remainder >> (WIDTH - 8)) ^ p[3];  

        remainder = crcTable[byte] ^ (remainder << 8);  

        byte = (remainder >> (WIDTH - 8)) ^ p[2];  

        remainder = crcTable[byte] ^ (remainder << 8);  

        byte = (remainder >> (WIDTH - 8)) ^ p[1];  

        remainder = crcTable[byte] ^ (remainder << 8);  

        byte = (remainder >> (WIDTH - 8)) ^ p[0];  

        remainder = crcTable[byte] ^ (remainder << 8);