CAN匯流排中迴圈冗餘校正碼的原理

在ＣＡＮ系統中為保證報文傳輸的正確性，需要對通訊過程進行差錯控制。目前常用的方法是反饋重發，即一旦收到接收端發出的出錯資訊，發送端便自動重發，此時的差錯控制只需要檢錯功能。常用的檢錯碼有兩類：同位碼和迴圈冗餘校正碼。同位碼是一種最常見的檢錯碼，其實現方法簡單，但檢錯能力較差；迴圈冗餘校正碼的編碼也很簡單且誤判率低，所以在通訊系統中獲得了廣泛的應用。下面介紹ＣＡＮ網路中迴圈冗餘校正碼（即ＣＲＣ碼）的原理和實現方法。 １ ＣＲＣ碼檢錯的工作原理          ＣＲＣ碼檢錯是將被處理報文的位元序列當作一個二進位多項式Ａ（ｘ）的係數，該係數除以發送方和接收方預先約定好的產生多項式ｇ（ｘ）後，將求得的餘數ｐ（ｘ）作為ＣＲＣ校正碼附加到原始的報文上，並一起發給接收方。接收方用同樣的ｇ（ｘ）去除收到的報文Ｂ（ｘ），如果餘數等於ｐ（ｘ），則傳輸無誤（此時Ａ（ｘ）和Ｂ（ｘ）相同）；否則傳輸過程中出錯，由發送端重發，重新開始ＣＲＣ校正，直到無誤為止。         上述校正過程中有幾點需注意：①在進行ＣＲＣ計算時，採用二進位（模２）運演算法，即加法不進位，減法不借位，其本質就是兩個運算元進行邏輯異或運算；②在進行ＣＲＣ 計算前先將發送報文所表示的多項式Ａ（ｘ）乘以ｘn，其中ｎ為產生多項式ｇ（ｘ）的最高冪值。對二進位乘法來講，Ａ（ｘ）·ｘn就是將Ａ（ｘ）左移ｎ位，用來存放餘數（ｘ），所以實際發送的報文就變為Ａ（ｘ）·ｘn＋ｐ（ｘ）；③產生多項式ｇ（ｘ）的首位和最後一位的係數必須為１。圖１為ＣＲＣ校正的工作過程。

          目前已經有多種產生多項式被列入國際標準中，如：ＣＲＣ－４、ＣＲＣ－１２、ＣＲＣ－１６、ＣＣＩＴＴ－１６、ＣＲＣ－３２等。ＣＡＮ匯流排中採用的產生多項式為ｇ（ｘ）＝ｘ15＋ｘ14＋ｘ10＋ｘ8＋ｘ7＋ｘ4＋ｘ3＋１。可以看出，ＣＡＮ匯流排中的ＣＲＣ校正採用的多項式能夠校正七級，比一般ＣＲＣ校正（ＣＲＣ－４、ＣＲＣ－１２、ＣＲＣ－１６等）的級數（二～五級）要高許多，因而它的檢錯能力很強，誤判率極低，成為提高資料轉送品質的有效檢錯手段。

 

2 CRC序列計算方法

多項式ｇ（ｘ）除法的餘數就是發送到匯流排上的CRC序列。為了實現這個功能，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，那麼從幀的起始到資料末尾都由沒有填充的位順序給定。CRC序列的計算如下：

CRC_RG=0;                                             //初始化移位寄存器 REPEAT         CRCNXT = NXTBIT  EXOR  CRC_RG(14);        //異或運算         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序列開始或有一錯誤條件)