CRC-8計算を理解する

2020年5月24日未分類

全然理解してないわけではないけど、
シリアルインタフェースでCRCが出てきてもパッと計算できず、
結局は人様が作ったツールに頼り切ってしまう。（よく使うのは以下）
http://www.sunshine2k.de/coding/javascript/crc/crc_js.html

自作ツールを作りがてら、再勉強する。

Contents

多項式

まずは、CRC-8演算で使用される多項式は複数あるので、
以下を参考に整理。
https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_redundancy_check

CRC-8-ATM CRC-8/ITU	X^8 + X^2 + X + 1	(0x07)	ATM
CRC-8-CCITT	X^8 + X^7 + X^3 + X^2 + 1	(0x8D)	シリアルバス
CRC-8-Dallas/Maxim	X^8 + X^5 + X^4 + 1	(0x31)	シリアルバス
CRC-8	X^8 + X^7 + X^6 + X^4 + X^2 +1	(0xD5)	汎用
CRC-8-SAE J1850	X^8 + X^4 + X^3 + X^2 + 1	(0x1D)	SAE J1850
CRC-8-AUTOSAR	X^8 + X^5 + X^3 + X^2 + X + 1	(0x2F)	Automotive
CRC-8-Bluetooth	X^8 + X^7 + X^5 + X^2 + X + 1	(0xA7)	無線通信
CRC-8-GSM-B	X^8 + X^6 + X^3 + 1	(0x49)	モバイル通信
CRC-8-WCDMA	X^8 + X^7 + X^4 + X^3 + X + 1	(0x9B)	モバイル通信
CRC-8-DRAC	X^8 + X^5 + X^4 + X^3 + 1	(0x39)	Radio Channel

ただ、実際は通信規格によって、初期値・入力反転・出力反転・XOR出力などの設定があり、単純に多項式だけでは決まらない。
が、全部調べきれてないので、まずは以下を基本としてＣ言語でアプリを作成。

Polynominal : 設定可変
初期値：設定可変
左送り
入力反転：無し
出力反転：無し
XOR出力：無し

アプリ作成

実際に作成したソースは以下。

#include &lt;stdio.h>
#include &lt;stdint.h>
#include &lt;unistd.h>
#include &lt;limits.h>

void usage();

static unsigned char calcCRC8(const void *buff, size_t size, uint8_t poly, uint8_t init)
{
    unsigned char *p = (unsigned char *)buff;
    unsigned char crc8;

    for (crc8 = init; size != 0; size--) {
        crc8 ^= *p++;
        printf("0x%02X\n", crc8);

        for (int i = 0; i &lt; CHAR_BIT; i++) {
            if (crc8 &amp; 0x80) {
                crc8 &lt;&lt;= 1;
                crc8 ^= poly;
            } else {
                crc8 &lt;&lt;= 1;
            }
        }
    }
    return crc8;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int i, opt;
    unsigned int tmp;
    uint8_t poly = 0x1D;
    uint8_t init = 0x00;
    uint8_t crc;
    uint8_t data[1024];
    int j = 0;

    opterr = 0;  // Disable error messages from getopt()

    while ((opt = getopt(argc, argv, "p:i:")) != -1) {
        switch (opt) {
            case 'p':
                sscanf(optarg, "%x", &amp;tmp);
                poly = tmp &amp; 0xFF;
                break;
            case 'i':
                sscanf(optarg, "%x", &amp;tmp);
                init = tmp &amp; 0xFF;
                break;
            default:
                usage(argv[0]);
                return 1;
        }
    }
    for (i = optind; i &lt; argc; i++) {
        sscanf(argv[i], "%x", &amp;tmp);
        data[j] = tmp &amp; 0xFF;
        j++;
    }

    if(j > 0) {
        printf("------------------------------------\n");
        printf("Polynominal    : 0x%02X\n", poly);
        printf("Initialization : 0x%02X\n", init);
        printf("Input Data     :");
        for(i = 0; i &lt; j; i++) {
            if((i !=0) &amp;&amp; (i % 8 == 0)) {
                printf("\n                ");
            }
            printf(" 0x%02X", data[i]);
        }
    } else {
        usage(argv[0]);
        return 1;
    }
    printf("\n------------------------------------\n");
    crc = calcCRC8(data, j, poly, init);
    printf("------------------------------------\n");
    printf("Calculated CRC : 0x%02X\n", crc);
    printf("\n");

    return 0;
}

void usage(char* prg)
{
    printf("\n");
    printf("Usage: %s [-p Polynominal] [-i Initialization] data1 ...\n", prg);
    printf("    Polynominal:\n");
    printf("       CRC-8              : 0xD5 (X^8+X^7+X^6+X^5+X^2+1)\n");
    printf("       CRC-8-ATM          : 0x07 (X^8+X^2+X+1)\n");
    printf("       CRC-8-ITU          : 0x07 (X^8+X^2+X+1)\n");
    printf("       CRC-8-CCITT        : 0x8D (X^8+X^7+X^3+X^2+1)\n");
    printf("       CRC-8-Dallas/Maxim : 0x31 (X^8+X^5+X^4+1)\n");
    printf("       CRC-8-SAE J1850    : 0x1D (X^8+X^4+X^3+X^2+1) (default)\n");
    printf("       CRC-8-AUTOSAR      : 0x2F (X^8+X^5+X^3+X^2+X+1)\n");
    printf("       CRC-8-Bluetooth    : 0xA7 (X^8+X^7+X^5+X^2+X+1)\n");
    printf("       CRC-8-GSM-B        : 0x49 (X^8+X^6+X^3+1)\n");
    printf("       CRC-8-WCDMA        : 0x9B (X^8+X^7+X^4+X^3+X+1)\n");
    printf("       CRC-8-DRAC         : 0x39 (X^8+X^5+X^4+X^3+1)\n");
    printf("\n");
    printf("    Initialization: 0x00 (default) or 0xFF\n");
    printf("       CRC-8              : 0x00\n");
    printf("       CRC-8-SAE J1850    : 0x00 or 0xFF\n");
    printf("\n");
}

100

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107

#include <stdio.h>

#include <stdint.h>

#include <unistd.h>

#include <limits.h>

void usage();

static unsigned char calcCRC8(const void *buff, size_t size, uint8_t poly, uint8_t init)

{

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

unsigned char crc8;

for (crc8 = init; size != 0; size--) {

crc8 ^= *p++;

printf("0x%02X\n", crc8);

for (int i = 0; i < CHAR_BIT; i++) {

if (crc8 & 0x80) {

crc8 <<= 1;

crc8 ^= poly;

} else {

crc8 <<= 1;

}

return crc8;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

int i, opt;

unsigned int tmp;

uint8_t poly = 0x1D;

uint8_t init = 0x00;

uint8_t crc;

uint8_t data[1024];

int j = 0;

opterr = 0; // Disable error messages from getopt()

while ((opt = getopt(argc, argv, "p:i:")) != -1) {

switch (opt) {

case 'p':

sscanf(optarg, "%x", &tmp);

poly = tmp & 0xFF;

break;

case 'i':

sscanf(optarg, "%x", &tmp);

init = tmp & 0xFF;

break;

default:

usage(argv[0]);

return 1;

}

for (i = optind; i < argc; i++) {

sscanf(argv[i], "%x", &tmp);

data[j] = tmp & 0xFF;

j++;

}

if(j > 0) {

printf("------------------------------------\n");

printf("Polynominal : 0x%02X\n", poly);

printf("Initialization : 0x%02X\n", init);

printf("Input Data :");

for(i = 0; i < j; i++) {

if((i !=0) && (i % 8 == 0)) {

printf("\n ");

}

printf(" 0x%02X", data[i]);

}

} else {

usage(argv[0]);

return 1;

}

printf("\n------------------------------------\n");

crc = calcCRC8(data, j, poly, init);

printf("------------------------------------\n");

printf("Calculated CRC : 0x%02X\n", crc);

printf("\n");

return 0;

}

void usage(char* prg)

{

printf("\n");

printf("Usage: %s [-p Polynominal] [-i Initialization] data1 ...\n", prg);

printf(" Polynominal:\n");

printf(" CRC-8 : 0xD5 (X^8+X^7+X^6+X^5+X^2+1)\n");

printf(" CRC-8-ATM : 0x07 (X^8+X^2+X+1)\n");

printf(" CRC-8-ITU : 0x07 (X^8+X^2+X+1)\n");

printf(" CRC-8-CCITT : 0x8D (X^8+X^7+X^3+X^2+1)\n");

printf(" CRC-8-Dallas/Maxim : 0x31 (X^8+X^5+X^4+1)\n");

printf(" CRC-8-SAE J1850 : 0x1D (X^8+X^4+X^3+X^2+1) (default)\n");

printf(" CRC-8-AUTOSAR : 0x2F (X^8+X^5+X^3+X^2+X+1)\n");

printf(" CRC-8-Bluetooth : 0xA7 (X^8+X^7+X^5+X^2+X+1)\n");

printf(" CRC-8-GSM-B : 0x49 (X^8+X^6+X^3+1)\n");

printf(" CRC-8-WCDMA : 0x9B (X^8+X^7+X^4+X^3+X+1)\n");

printf(" CRC-8-DRAC : 0x39 (X^8+X^5+X^4+X^3+1)\n");

printf("\n");

printf(" Initialization: 0x00 (default) or 0xFF\n");

printf(" CRC-8 : 0x00\n");

printf(" CRC-8-SAE J1850 : 0x00 or 0xFF\n");

printf("\n");

}

使用方法

以下のオプションを指定して、スペース区切りで入力データをインプット
　”-p”オプション：多項式
　”-i”オプション：初期値

 ./calcCRC8 -p 0x07 -i 0x00 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38 0x39
------------------------------------
Polynominal    : 0x07
Initialization : 0x00
Input Data     : 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38
                 0x39
------------------------------------
0x31
0xA5
0x41
0xF4
0xF7
0xFD
0xCA
0x40
0xFE
------------------------------------
Calculated CRC : 0xF4

./calcCRC8 -p 0x07 -i 0x00 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38 0x39

------------------------------------

Polynominal : 0x07

Initialization : 0x00

Input Data : 0x31 0x32 0x33 0x34 0x35 0x36 0x37 0x38

0x39

------------------------------------

0x31

0xA5

0x41

0xF4

0xF7

0xFD

0xCA

0x40

0xFE

------------------------------------

Calculated CRC : 0xF4

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