CRC校驗程序設計

程序的宗旨：經過編寫CRC的校驗程序，加深對CRC原理的理解，同時學會將書本上的原理運用於實際，動手實踐才能學得更快。

 

注：本文關於CRC原理那部份內容，來自網絡蒐集。

 

1. 需求分析

編寫一個CRC校驗的模擬程序，該程序實現的功能以下：

輸入：一串二進制比特串
輸出：CRC校驗碼

 

2. CRC校驗原理分析

 

在此，咱們主要從適合於編程實現的角度分析CRC校驗的算法原理，而不僅是書本上關於CRC原理的介紹。

 

Cyclic Redundancy Check循環冗餘檢驗，是基於數據計算一組效驗碼，用於覈對數據傳輸過程當中是否被更改或傳輸錯誤。

假設數據傳輸過程當中須要發送15位的二進制信息g=101001110100001，這串二進制碼可表示爲代數多項式g(x) = x^14 + x^12 + x^9 + x^8 + x^7 + x^5 + 1，其中g中第k位的值，對應g(x)中x^k的係數。將g(x)乘以x^m，既將g後加m個0，而後除以m階多項式h(x)，獲得的(m-1)階餘項r(x)對應的二進制碼r就是CRC編碼。 
h(x)能夠自由選擇或者使用國際通行標準，通常按照h(x)的階數m，將CRC算法稱爲CRC-m，好比CRC-八、CRC-3二、CRC-64等。
g(x)和h(x)的除運算，能夠經過g和h作xor（異或）運算。好比將11001與10101作xor運算：

 

 

例如使用CRC-8算法求101001110100001的效驗碼。CRC-8標準的h(x) = x^8 + x^7 + x^6 + x^4 + x^2 + 1，即h是9位的二進制串111010101。

 

 

通過迭代運算後，最終獲得的r是10001100，這就是CRC效驗碼。

 

3  概要設計
基於以上原理，咱們對軟件進行了初步的規劃和設計：

（1） 因爲h(x)的選擇有多種標準，其原理都是相似的，故咱們就選用CRC-8標準來實現CRC校驗的模擬。
（2） 由上述算法原理可知，程序中須要使用到數組或者隊列來實現數據的存儲和運算，因爲c++中支持許多封裝得很好的容器來組織數據，例如：Deque容器，故使用c++語言能夠更加高效地完成所須要的功能。故咱們的編程語言採用c++。
（3） 爲了提供友好的用戶界面，咱們採用Visual C++的MFC框架構建應用程序，使用一個簡單的對話框程序，包含一個輸入編輯框和一個輸出編輯框

4 詳細設計

 

4.1 數據結構的設計

    定義三個bool型的隊列，deque<bool>，分別表明：輸入串寄存器、操做串寄存器、剩餘串寄存器。
    其中：
    輸入串寄存器：用於存放用戶輸入的二進制串
    操做串寄存器：用於存放當前的被減數
    剩餘串寄存器：用於存放輸入串寄存器沒有進入操做串寄存器的剩餘部分

定義一個bool型的數組，存放H（x）

 

const int CRC8_HX_LENGTH = 9; // 採用CRC-8算法,故H(x)的長度爲9 
bool hx[CRC8_HX_LENGTH] = {1,1,1,0,1,0,1,0,1};    //!< H(x)

 

定義兩個Cstring型的變量，存放輸入的數據和輸出的數據。

4.2 模塊劃分

 

模塊功能概述：
    輸入模塊：獲取用戶的輸入二進制串，並判斷輸入的正確性
寄存器初始化模塊：將用戶的輸入字符串轉化成0、1形式的數字串存放到輸入串寄存器中，並取出前9位數存放到操做寄存器中做爲當前的被減數。
    校驗碼計算模塊：對操做寄存器的每一位與H（x）的對應的每一位進行異或，並將結果存放在操做寄存器的對應位置
    操做寄存器移位模塊：讓當前操做寄存器隊列隊首的全部0出隊，並從剩餘寄存器中補充對應個數的數據到操做寄存器隊列隊尾，供下一次異或操做。
顯示模塊：將操做寄存器最終的CRC校驗碼轉化成字符串的形式以供輸出。

 

4.3 程序流程圖

 

 

5  程序運行效果及驗證

 

 

 

 輸入字符串驗證

 

 

 

結束語

 

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本文出自 「Jhuster的專欄」 博客