单片机中常用的轻量级校验算法

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UART有一个奇偶校验,CAN通信有CRC校验。Modbus、MAVlink、USB等通信协议也有校验信息。在自定义数据存储时,有经验的工程师都会添加一定校验信息。你平时通信,或者数据存储时,你有用到校验信息吗?下面就介绍几种常见的校验算法。校验和
校验和是最基本,也是嵌入式软件工程师最常用的一种校验算法,其实现方法很简单,简单到只有几行代码。实现的方式方法很多,不同的编程语言,不同的应用有所不同,下面以C语言8位校验和为例:uint8_t CheckSum(uint8_t *Buf, uint8_t Len){  uint8_t i = 0;  uint8_t sum = 0;  uint8_t checksum = 0;  for(i=0; i<Len; i++)  {    sum += *Buf++;  }  checksum = sum & 0xff;  return checksum;}异或校验
【异或校验】与【校验和】类似,对数据进行“异或”,最终得到一个“异或值”。uint8_t CheckXOR(uint8_t *Buf, uint8_t Len){  uint8_t i = 0;  uint8_t x = 0;  for(i=0; i<Len; i++)  {    x = x^(*(Buf+i));  }  return x;}校验和、异或校验的方式有很多种,比如有的还会传入一个参数作为异或校验的值。当然,以上代码仅供学习参考,实际应用需结合项目情况修改代码。CRC校验
CRC:Cyclic Redundancy Check,即循环冗余校验。CRC是数据通信领域中最常用的一种查错校验码,其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能,对数据进行多项式计算,并将得到的结果附在帧的后面,接收设备也执行类似的算法,以保证数据传输的正确性和完整性。(来自网络)CRC校验属于冗余校验中的一种,大学学计算机相关专业的同学都应该学过CRC校验(学习时可能没几个同学搞明白了)CRC有多种变体,比如:CRC-1、 CRC-5-USB、 CRC-8、 CRC-16、 CRC-32、 CRC-64等。其中,在嵌入式领域,CRC-16用的比较多。常见CRC参数模型:比如一种在单片机上实现CRC16的源码:uint8_t CRCTAB_H[256] = {/*表省略*/};uint8_t CRCTAB_L[256] = {/*表省略*/};void CRC16(uint8_t *pData, uint8_t Len, uint8_t *CRC_H, uint8_t *CRC_L){  uint8_t  i;  uint8_t  index;  uint8_t  crc_h = 0xFF;  uint8_t  crc_l = 0xFF;  for(i=0; i<Len; i++)  {    index = crc_h^*(pData + i);    crc_h = crc_l^CRCTAB_H[index];    crc_l = CRCTAB_L[index];  }  *CRC_H = crc_h;  *CRC_L = crc_l;}CRC校验不同场景实现方式不同,网上也有很多公开的库和源码,比如:LibCRC – C语言中的开源CRC库:https://github.com/lammertb/libcrc网上还有在线计算CRC校验值以及代码生成工具,感兴趣的读者可以自行了解。MD5算法
‍MD5:Message-Digest Algorithm 5,即“信息-摘要算法。从名字来看就知道它是从MD3、MD4发展而来的一种加密算法,其主要通过采集文件的信息摘要,以此进行计算并加密。通过MD5算法进行加密,文件就可以获得一个唯一的MD5值,这个值是独一无二的,就像我们的指纹一样,因此我们就可以通过文件的MD5值来确定文件是否正确,密码进行加密后也会生成MD5值,论坛就是通过MD5值来验证用户的密码是否正确的。MD5是输入不定长度信息,输出固定长度128-bits的算法。经过程序流程,生成四个32位数据,最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为,求余、取余、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。MD5的源码在网上都能找到现成的,而且有不同编程语言(C、 C++、 JAVA)版本。比如由网友talent518分享的C语言版本:https://github.com/talent518/md5其他更多
随着变成技术越来越发达,校验算法也越来越多,有通用的算法,也有特殊领域特定的算法。比如我之前做过密码相关的开发,使用了由密码管理局发布的SM3密码杂凑算法。还有从MD4算法改进而来的SHA-1算法(Secure Hash Algorithm 1即安全散列算法1)。本文就分享到这里,市面上的校验算法还有很多,如有需要可自行上网了解。

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