Как реализовать алгоритм CR C -10

Question

Я пытаюсь реализовать 10-битный CR C с полиномом 0x633. Я просмотрел бесчисленное количество страниц, но на CR C -10 написано немного.

Я написал пример кода, который, кажется, отлично его вычисляет. Я могу пропустить некоторые тестовые данные, чтобы получить CR C, а затем пропустить данные + CR C обратно, чтобы получить 0, чего и следовало ожидать. Проблема в том, что мы тестируем его на этом калькуляторе и получаем несовместимые результаты: http://www.ghsi.de/pages/subpages/Online%20CRC%20Calculation/indexDetails.php?Polynom=11000110011&Message=1f+ff+30+04+05+34+a7. Сюда входят полигональные и тестовые данные. Результатом этого калькулятора будет «0x10e», а у меня «0x3b1».

Вот код, измененный с https://cs.fit.edu/code/svn/cse2410f13team7/wireshark/wsutil/crc10.c:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

uint16_t GetCRC10(uint16_t crc10, const uint8_t *data_blk_ptr, int data_blk_size);

static const uint16_t byte_crc10_table[256] = {
    0x0000, 0x0233, 0x0255, 0x0066, 0x0299, 0x00aa, 0x00cc, 0x02ff,
    0x0301, 0x0132, 0x0154, 0x0367, 0x0198, 0x03ab, 0x03cd, 0x01fe,
    0x0031, 0x0202, 0x0264, 0x0057, 0x02a8, 0x009b, 0x00fd, 0x02ce,
    0x0330, 0x0103, 0x0165, 0x0356, 0x01a9, 0x039a, 0x03fc, 0x01cf,
    0x0062, 0x0251, 0x0237, 0x0004, 0x02fb, 0x00c8, 0x00ae, 0x029d,
    0x0363, 0x0150, 0x0136, 0x0305, 0x01fa, 0x03c9, 0x03af, 0x019c,
    0x0053, 0x0260, 0x0206, 0x0035, 0x02ca, 0x00f9, 0x009f, 0x02ac,
    0x0352, 0x0161, 0x0107, 0x0334, 0x01cb, 0x03f8, 0x039e, 0x01ad,
    0x00c4, 0x02f7, 0x0291, 0x00a2, 0x025d, 0x006e, 0x0008, 0x023b,
    0x03c5, 0x01f6, 0x0190, 0x03a3, 0x015c, 0x036f, 0x0309, 0x013a,
    0x00f5, 0x02c6, 0x02a0, 0x0093, 0x026c, 0x005f, 0x0039, 0x020a,
    0x03f4, 0x01c7, 0x01a1, 0x0392, 0x016d, 0x035e, 0x0338, 0x010b,
    0x00a6, 0x0295, 0x02f3, 0x00c0, 0x023f, 0x000c, 0x006a, 0x0259,
    0x03a7, 0x0194, 0x01f2, 0x03c1, 0x013e, 0x030d, 0x036b, 0x0158,
    0x0097, 0x02a4, 0x02c2, 0x00f1, 0x020e, 0x003d, 0x005b, 0x0268,
    0x0396, 0x01a5, 0x01c3, 0x03f0, 0x010f, 0x033c, 0x035a, 0x0169,
    0x0188, 0x03bb, 0x03dd, 0x01ee, 0x0311, 0x0122, 0x0144, 0x0377,
    0x0289, 0x00ba, 0x00dc, 0x02ef, 0x0010, 0x0223, 0x0245, 0x0076,
    0x01b9, 0x038a, 0x03ec, 0x01df, 0x0320, 0x0113, 0x0175, 0x0346,
    0x02b8, 0x008b, 0x00ed, 0x02de, 0x0021, 0x0212, 0x0274, 0x0047,
    0x01ea, 0x03d9, 0x03bf, 0x018c, 0x0373, 0x0140, 0x0126, 0x0315,
    0x02eb, 0x00d8, 0x00be, 0x028d, 0x0072, 0x0241, 0x0227, 0x0014,
    0x01db, 0x03e8, 0x038e, 0x01bd, 0x0342, 0x0171, 0x0117, 0x0324,
    0x02da, 0x00e9, 0x008f, 0x02bc, 0x0043, 0x0270, 0x0216, 0x0025,
    0x014c, 0x037f, 0x0319, 0x012a, 0x03d5, 0x01e6, 0x0180, 0x03b3,
    0x024d, 0x007e, 0x0018, 0x022b, 0x00d4, 0x02e7, 0x0281, 0x00b2,
    0x017d, 0x034e, 0x0328, 0x011b, 0x03e4, 0x01d7, 0x01b1, 0x0382,
    0x027c, 0x004f, 0x0029, 0x021a, 0x00e5, 0x02d6, 0x02b0, 0x0083,
    0x012e, 0x031d, 0x037b, 0x0148, 0x03b7, 0x0184, 0x01e2, 0x03d1,
    0x022f, 0x001c, 0x007a, 0x0249, 0x00b6, 0x0285, 0x02e3, 0x00d0,
    0x011f, 0x032c, 0x034a, 0x0179, 0x0386, 0x01b5, 0x01d3, 0x03e0,
    0x021e, 0x002d, 0x004b, 0x0278, 0x0087, 0x02b4, 0x02d2, 0x00e1
};

/* update the data block's CRC-10 remainder one byte at a time */
uint16_t GetCRC10(uint16_t crc10, const uint8_t *data_blk_ptr, int data_blk_size)
{
    register int i;
    uint16_t crc10_accum = 0;

    for (i = 0;  i < data_blk_size; i++) {
        crc10_accum = ((crc10_accum << 8) & 0x3ff)
        ^ byte_crc10_table[( crc10_accum >> 2) & 0xff]
        ^ *data_blk_ptr++;
    }
    crc10_accum = ((crc10_accum << 8) & 0x3ff)
        ^ byte_crc10_table[( crc10_accum >> 2) & 0xff]
        ^ (crc10>>2);
    crc10_accum = ((crc10_accum << 8) & 0x3ff)
        ^ byte_crc10_table[( crc10_accum >> 2) & 0xff]
        ^ ((crc10<<6) & 0xFF);

    return crc10_accum;
}

#define TEST_DATA_SIZE    9

void main()
{
  uint8_t test_input_data[TEST_DATA_SIZE] = {0x1f, 0xff, 0x30, 0x4, 0x5, 0x34, 0xa7, 0x0, 0x0};
  uint16_t crc;
  uint16_t crc_final;

  GenerateCRC10Table();
  crc = GetCRC10(0, test_input_data, TEST_DATA_SIZE-2);
  test_input_data[TEST_DATA_SIZE-2] ^= crc >> 8;
  test_input_data[TEST_DATA_SIZE-1] ^= crc & 0xFF;

  printf("%x\n", crc); // Error here. This crc doesn't match with the calculator.

  crc_final = GetCRC10(0, test_input_data, TEST_DATA_SIZE);

  if (crc_final == 0)
  {
    printf("Success");
  }
}

Это функция, используемая для создания таблицы поиска:

#define POLYNOMIAL 0x633

static uint16_t byte_crc10_table[256];

void gen_byte_crc10_table(void)
/* generate the table of CRC-10 remainders for all possible bytes */
{
    register int i, j;
    register unsigned short crc10_accum;

    for ( i = 0;  i < 256;  i++ )
    {
        crc10_accum = ((unsigned short) i << 2);
        for ( j = 0;  j < 8;  j++ )
        {
            if ((crc10_accum <<= 1) & 0x400) crc10_accum ^= POLYNOMIAL;
        }
        byte_crc10_table[i] = crc10_accum;
    }
    return;
}

Я пробовал это и с нормальной полиномиальной формой 0x233.

Возможно ли это вообще? По сути, я привязываю к побитовым операциям над полным массивом байтов. Я подозреваю, что проблема в том, что калькулятор делает это побитно, а мой - побайтно. Поскольку поли имеет ширину 10 бит, он не работает чисто с uint8s. Буду очень признателен за обратную связь. Спасибо.

Имеет ли смысл, что калькулятор CR C и мой CR C отличаются из-за 10-битного полинома и 8-битной разницы данных?

Answer 1

CR C определяется не только длиной и полиномом. Также имеется порядок следования битов входящих байтов, порядок следования битов применения полинома, порядок следования битов и байтов результата, инициализация CR C и финальное исключающее ИЛИ.

Этот онлайн-калькулятор делает произвольный выбор в CR C, который он вычисляет, как он сам отмечает вверху страницы: «Будьте осторожны: есть несколько способов реализовать CR C. Они различаются (по крайней мере) в том, какой бит сдвигается первым, а также в инициализации триггеров ". Он выбирает отсутствие отражений битов, нулевую инициализацию и нулевое конечное исключающее ИЛИ.

Результирующий CR C с предоставленным вами полиномом 0x233 фактически имеет имя и приложение. Это CR C -10 / ATM (см. Ссылку). Вот простая побитовая реализация:

unsigned crc10atm_bit(unsigned crc, void const *mem, size_t len) {
    unsigned char const *data = mem;
    if (data == NULL)
        return 0;
    while (len--) {
        crc ^= (unsigned)(*data++) << 2;
        for (unsigned k = 0; k < 8; k++)
            crc = crc & 0x200 ? (crc << 1) ^ 0x233 : crc << 1;
    }
    crc &= 0x3ff;
    return crc;
}

В подпрограмме используется соглашение, согласно которому при передаче указателя NULL возвращается начальное значение CR C.

Вот более быстрая побайтовая реализация с использованием предварительно вычисленной таблицы:

static unsigned short const table_byte[] = {
    0x000, 0x233, 0x255, 0x066, 0x299, 0x0aa, 0x0cc, 0x2ff, 0x301, 0x132, 0x154,
    0x367, 0x198, 0x3ab, 0x3cd, 0x1fe, 0x031, 0x202, 0x264, 0x057, 0x2a8, 0x09b,
    0x0fd, 0x2ce, 0x330, 0x103, 0x165, 0x356, 0x1a9, 0x39a, 0x3fc, 0x1cf, 0x062,
    0x251, 0x237, 0x004, 0x2fb, 0x0c8, 0x0ae, 0x29d, 0x363, 0x150, 0x136, 0x305,
    0x1fa, 0x3c9, 0x3af, 0x19c, 0x053, 0x260, 0x206, 0x035, 0x2ca, 0x0f9, 0x09f,
    0x2ac, 0x352, 0x161, 0x107, 0x334, 0x1cb, 0x3f8, 0x39e, 0x1ad, 0x0c4, 0x2f7,
    0x291, 0x0a2, 0x25d, 0x06e, 0x008, 0x23b, 0x3c5, 0x1f6, 0x190, 0x3a3, 0x15c,
    0x36f, 0x309, 0x13a, 0x0f5, 0x2c6, 0x2a0, 0x093, 0x26c, 0x05f, 0x039, 0x20a,
    0x3f4, 0x1c7, 0x1a1, 0x392, 0x16d, 0x35e, 0x338, 0x10b, 0x0a6, 0x295, 0x2f3,
    0x0c0, 0x23f, 0x00c, 0x06a, 0x259, 0x3a7, 0x194, 0x1f2, 0x3c1, 0x13e, 0x30d,
    0x36b, 0x158, 0x097, 0x2a4, 0x2c2, 0x0f1, 0x20e, 0x03d, 0x05b, 0x268, 0x396,
    0x1a5, 0x1c3, 0x3f0, 0x10f, 0x33c, 0x35a, 0x169, 0x188, 0x3bb, 0x3dd, 0x1ee,
    0x311, 0x122, 0x144, 0x377, 0x289, 0x0ba, 0x0dc, 0x2ef, 0x010, 0x223, 0x245,
    0x076, 0x1b9, 0x38a, 0x3ec, 0x1df, 0x320, 0x113, 0x175, 0x346, 0x2b8, 0x08b,
    0x0ed, 0x2de, 0x021, 0x212, 0x274, 0x047, 0x1ea, 0x3d9, 0x3bf, 0x18c, 0x373,
    0x140, 0x126, 0x315, 0x2eb, 0x0d8, 0x0be, 0x28d, 0x072, 0x241, 0x227, 0x014,
    0x1db, 0x3e8, 0x38e, 0x1bd, 0x342, 0x171, 0x117, 0x324, 0x2da, 0x0e9, 0x08f,
    0x2bc, 0x043, 0x270, 0x216, 0x025, 0x14c, 0x37f, 0x319, 0x12a, 0x3d5, 0x1e6,
    0x180, 0x3b3, 0x24d, 0x07e, 0x018, 0x22b, 0x0d4, 0x2e7, 0x281, 0x0b2, 0x17d,
    0x34e, 0x328, 0x11b, 0x3e4, 0x1d7, 0x1b1, 0x382, 0x27c, 0x04f, 0x029, 0x21a,
    0x0e5, 0x2d6, 0x2b0, 0x083, 0x12e, 0x31d, 0x37b, 0x148, 0x3b7, 0x184, 0x1e2,
    0x3d1, 0x22f, 0x01c, 0x07a, 0x249, 0x0b6, 0x285, 0x2e3, 0x0d0, 0x11f, 0x32c,
    0x34a, 0x179, 0x386, 0x1b5, 0x1d3, 0x3e0, 0x21e, 0x02d, 0x04b, 0x278, 0x087,
    0x2b4, 0x2d2, 0x0e1
};

unsigned crc10atm_byte(unsigned crc, void const *mem, size_t len) {
    unsigned char const *data = mem;
    if (data == NULL)
        return 0;
    while (len--)
        crc = (crc << 8) ^
              table_byte[((crc >> 2) ^ *data++) & 0xff];
    crc &= 0x3ff;
    return crc;
}

Вы можете предпочесть другие варианты, например, начальное значение 0x3ff и окончательное исключающее ИЛИ того же значения. Это позволило бы избежать строк с любым количеством нулей, имеющих нулевой CR C. Также некоторых сдвигов можно избежать, если использовать отражения.

Answer 2

Код в вопросе реализует CR C -10 / ATM , который включает 6 заполненных 0 бит после байтов данных и перед 10-битным CR C. Для данных примера в вопросе:

1f ff 30 04 05 34 a7

Должно быть получено 0x3b1, что и генерирует опубликованный вами код.

Альтернативная реализация также приводит к 0x3b1 для примера, если вы опубликовано, и код вопросов и эта альтернативная реализация соответствуют примерам из CR C -10 / ATM :

typedef unsigned char   uint8_t;
typedef unsigned short uint16_t;

#define CRC10 (0x233<<6)

static uint16_t crctbl[256];

void gentbl(void)
{
uint16_t crc;
uint16_t c;
uint16_t i;
    for(c = 0; c < 0x100; c++){
        crc = c << 8;
        for(i = 0; i < 8; i++)
            /* assumes twos complement */
            crc = (crc<<1)^((0-(crc>>15))&CRC10);
        crctbl[c] = crc;
    }
}

uint16_t crc10(uint8_t * bfr, int len)
{
uint16_t crc = 0x0000;
    while(len--){
        /* shifting 6 bits instead of 8 will leave crc cycled -2 bits when done */
        crc ^= ((uint16_t)(*bfr++))<<6;     /* xor byte<<6 into crc */
        crc  = (crc<<8)^crctbl[(crc>>8)];   /* cycle crc */
    }
    /* At this point, crc is cycled -2 bits, meaning that */
    /* 2 bit of data have not been cycled yet,  so cycle */
    /* 8 bits to cycle the 2 bits of data and 6 padding bits of 0 */
    crc = (crc<<8)^crctbl[(crc>>8)];        /* cycle crc +8 bits */
    return(crc>>6);                         /* return 10 bit crc */
}

Тестовый код:

#include <stdio.h>

/* test messages including 10 bit CRC */
static uint8_t tst1[] = 
   {0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xf6};

static uint8_t tst2[] =
   {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x6B};

static uint8_t tst3[] =
   {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
    0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
    0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x03,0x0F};

static uint8_t tst4[] =
   {0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,
    0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,
    0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0x12,0x02,0xED};

static uint8_t tst5[] =
   {0x10,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,
    0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,
    0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x03,0xB9};

static uint8_t tst6[] =
   {0x18,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
    0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x6A,0x00,0x4A};

static uint8_t* ptst[6] = {tst1, tst2, tst3, tst4, tst5, tst6};

/* length of msgs including crc */
#define LEN (48)

int main(void)
{
uint16_t crc;
int i;
    gentbl();
    for(i = 0; i < (sizeof(ptst)/sizeof(ptst[0])); i++){
        crc = crc10(ptst[i], LEN-2);            /* generate a 10 bit CRC */
        if((crc>>8)   != ptst[i][LEN-2] ||      /* verify it matches test CRC */ 
           (crc&0xff) != ptst[i][LEN-1])
            break;
        crc = crc10(ptst[i], LEN);              /* verify CRC == 0 */
        if(0 != crc)
            break;
    }
    if(i == 6)
        printf("passed\n");
    else
        printf("error\n");
    return 0;
}