第十八章浅谈循环冗余校验(CRC)计算单元-电子发烧友网

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：QFN68和QFN100。

W55MH32Q采用QFN68封装版本，尺寸为8x8mm，它拥有36个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、3个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN以及1个USB2.0。在保持与同系列其他版本一致的核心性能基础上，仅减少了部分GPIO以及SDIO接口，其他参数保持一致，性价比优势显著，尤其适合网关模组等对空间布局要求较高的场景。紧凑的尺寸和精简化外设配置，使其能够在有限空间内实现高效的网络连接与数据交互，成为物联网网关、边缘计算节点等紧凑型设备的理想选择。同系列还有QFN100封装的W55MH32L版本，该版本拥有更丰富的外设资源，适用于需要多接口扩展的复杂工控场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入http://www.w5500.com/网站或者私信获取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32Q这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页：http://www.w5500.com/，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

第十八章 CRC

1 CRC简介

循环冗余校验(CRC)计算单元是根据固定的生成多项式得到任一 172 位全字的 CRC 计算结果。在其他的应用中，CRC 技术主要应用于核实数据传输或者数据存储的正确性和完整性。标准EN/IEC60335-1 即提供了一种核实闪存存储器完整性的方法。CRC 计算单元可以在程序运行时计算出软件的标识，之后与在连接时生成的参考标识比较，然后存放在指定的存储器空间。

2 CRC主要特性

?使用 CRC-32(以太网)多项式：0x4C11DB7

······X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X4+X2+X+1

?一个 32 位数据寄存器用于输入/输出

?CRC 计算时间：4 个 AHB 时钟周期(HCLK)

?通用 8 位寄存器(可用于存放临时数据)

下图为 CRC 计算单元框图：

CRC 计算单元框图

3 CRC功能描述

CRC 计算单元含有 1 个 32 位数据寄存器：

?对该寄存器进行写操作时，作为输入寄存器，可以输入要进行 CRC 计算的新数据。

?对该寄存器进行读操作时，返回上一次 CRC 计算的结果。

每一次写入数据寄存器，其计算结果是前一次 CRC 计算结果和新计算结果的组合(对整个 32 位字进行 CRC 计算，而不是逐字节地计算)。

在 CRC 计算期间会暂停 CPU 的写操作，因此可以对寄存器 CRC_DR 进行背靠背写入或者连续地写-读操作。可以通过设置寄存器 CRC_CR 的 RESET 位来重置寄存器 CRC_DR 为0xFFFF FFFF。该操作不影响寄存器 CRC_IDR 内的数据。

4 CRC寄存器CRC 计算单元包括 2 个数据寄存器和 1 个控制寄存器

4.1 数据寄存器(CRC_DR)

地址偏移：0x00

复位值：0xFFFF FFFF

4.2 独立数据寄存器(CRC_IDR)

地址偏移：0x04

复位值：0x0000 0000

4.3 控制寄存器(CRC_CR)

地址偏移：0x08

复位值：0x0000 0000

4.4 CRC 寄存器映像

下表列出了 CRC 的寄存器映像和复位值：

CRC 计算单元寄存器映像和复位值

5 例程设计

5.1 CRC_DifferentCrcMode例程

1.宏定义与结构体：定义了不同 CRC 模式的预期结果，创建了CRC_ResultInfo结构体用于存储 CRC 模式名称和预期结果，同时定义了待计算 CRC 的数据缓冲区Buff。

2.UART 模块：UART_Configuration函数：使能 USART1 和 GPIOA 时钟，配置 GPIO 引脚，初始化 USART 参数（波特率、数据位、停止位等），最后使能 USART1。

?重定向printf函数：通过SER_PutChar和fputc函数将printf输出重定向到 USART1，方便输出调试信息。

3.CRC 测试模块：CRC_DifferentModeTest函数：遍历不同的 CRC 模式，对Buff缓冲区的数据进行 CRC 计算。每次计算前重置 CRC 数据寄存器，将计算结果与预期结果比较，若一致则输出 “Right”，不一致则输出 “Error” 并显示预期结果。

// CRC多模式测试函数
void CRC_DifferentModeTest(void)
{
    uint32_t crcresult = 0; // 存储实际计算结果
    uint8_t  i;

    // 遍历所有CRC测试用例
    for (i = 0; i < sizeof(CRCResult) / sizeof(CRC_ResultInfo); i++)
    {
        CRC_ResetDR(); // 重置CRC数据寄存器（清除之前的计算结果）

        // 计算CRC值（参数：CRC模式、数据缓冲区、数据长度（字计数））
        crcresult = CRC_CalcBlockCRC(CRC_16_IBM + i, Buff, sizeof(Buff) / 4);

        // 比较实际结果与预期结果
        if (CRCResult[i].CRCResultData == crcresult)
        {
            printf("%s Right.n", CRCResult[i].Str); // 输出测试通过信息
        }
        else
        {
            // 输出测试失败信息及预期结果
            printf("%s Error.n", CRCResult[i].Str);
            printf("%s Error Result is 0x%xn", CRCResult[i].Str, CRCResult[i].CRCResultData);
        }
    }
}

4.主函数模块：使能 CRC 时钟，初始化延时函数和 UART。

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clocks; // 系统时钟结构体

    // 1. 使能CRC时钟（AHB总线）
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_CRC, ENABLE);

    // 2. 基础初始化：延时函数、串口
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);

    // 3. 获取并打印系统时钟信息
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
    printf("nSYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);

    // 4. 打印测试提示
    printf("CRC Different Mode Test.n");

    // 5. 执行CRC测试
    CRC_DifferentModeTest();

    // 6. 主循环（保持程序运行）
    while (1);
}

?获取并输出系统时钟频率信息。

?输出测试提示信息。

?调用CRC_DifferentModeTest函数进行 CRC 测试。

?进入无限循环，保持程序运行。

6 下载验证

6.1 CRC_DifferentCrcMode例程

程序启动阶段

?串口输出系统时钟信息：程序启动后，会通过串口输出系统时钟的相关频率信息，包括 SYSCLK、HCLK、PCLK1、PCLK2 和 ADCCLK 的频率，帮助确认系统时钟配置是否正确。

?显示测试提示信息：紧接着输出测试提示信息，表明开始进行不同模式的 CRC 测试。

CRC 测试阶段

?遍历不同 CRC 模式进行测试：程序会依次对多种 CRC 模式（如 CRC_16_IBM、CRC_16_MAXIM 等）进行测试。

?输出测试结果：对于每种 CRC 模式，会计算给定数据（Buff数组）的 CRC 值，并将其与预设的预期结果进行比较。