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在CAN系统中为保证报文传输的正确性,需要对通信过程进行差错控制。目前常用的方法是反馈重发,即一旦收到接收端发出的出错信息,发送端便自动重发,此时的差错控制只需要检错功能。常用的检错码有两类:奇偶校验码和循环冗余校验码。奇偶校验码是一种最常见的检错码,其实现方法简单,但检错能力较差;循环冗余校验码的编码也很简单且误判率低,所以在通信系统中获得了广泛的应用。下面介绍CAN网络中循环冗余校验码(即CRC码)的原理和实现方法。
1 CRC码检错的工作原理
CRC码检错是将被处理报文的比特序列当作一个二进制多项式A(x)的系数,该系数除以发送方和接收方预先约定好的生成多项式g(x)后,将求得的余数p(x)作为CRC校验码附加到原始的报文上,并一起发给接收方。接收方用同样的g(x)去除收到的报文B(x),如果余数等于p(x),则传输无误(此时A(x)和B(x)相同);否则传输过程中出错,由发送端重发,重新开始CRC校验,直到无误为止。
上述校验过程中有几点需注意:①在进行CRC计算时,采用二进制(模2)运算法,即加法不进位,减法不借位,其本质就是两个操作数进行逻辑异或运算;②在进行CRC 计算前先将发送报文所表示的多项式A(x)乘以xn,其中n为生成多项式g(x)的最高幂值。对二进制乘法来讲,A(x)·xn就是将A(x)左移n位,用来存放余数(x),所以实际发送的报文就变为A(x)·xn+p(x);③生成多项式g(x)的首位和最后一位的系数必须为1。
图1为CRC校验的工作过程。
目前已经有多种生成多项式被列入国际标准中,如:CRC-4、CRC-12、CRC-16、CCITT-16、CRC-32等。CAN总线中采用的生成多项式为g(x)=x15+x14+x10+x8+x7+x4+x3+1。可以看出,CAN总线中的CRC校验采用的多项式能够校验七级,比一般CRC校验(CRC-4、CRC-12、CRC-16等)的级数(二~五级)要高许多,因而它的检错能力很强,误判率极低,成为提高数据传输质量的有效检错手段。
2 CRC序列计算方法
多项式g(x)除法的余数就是发送到总线上的CRC序列。为了实现这个功能,可以使用15位的移位寄存器----CRC_RG(14 : 0)。如果NXTBIT指示位流的下一位,那么从帧的起始到数据末尾都由没有填充的位顺序给定。CRC序列的计算如下:
CRC_RG=0; //初始化移位寄存器
REPEAT
CRCNXT = NXTBIT EXOR CRC_RG(14); //异或运算
CRC_RG(14 : 1)= CRC_RG(13 : 0); //寄存器左移1位
CRC_RG(0)=0;
IF CRCNXT THEN
CRC_RG(14 : 0)==CRC_RG(14 : 0) EXOR (4599hex);
ENDIF
UNTIL (CRC序列开始或有一错误条件)
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