STM32硬件CRC计算CRC8

最重要收获：了解到同一个寄存器按字节，半字和字访问的区别。同一个内存寄存器地址，强转为volitale uint8_t *类型，volitale uint16_t *类型和volitale uint32_t *类型时，若其支持按字节，半字和字访问时，这三个类型写入的结果对CPU来说是不一致的。感觉支持多类型访问的寄存器，写入低字节时，CPU记录低字节有数据更新，然后只进行低字节数据运算。低2字节有数据更新，CPU记录低2字节有变化，然后只进行低2字节数据计算。当写入4字节数据时，cpu记录4个字节均有变化，然后进行4字节数据运算。感觉一个寄存器，在CPU测有多个写入记录。

1.STM32L071单片机的硬件CRC使用，单片机手册见CRC章节介绍；

2.需注意的点：CRC输入数据按字节，半字和字反转，反转的含义即数据bit位置互换，即原数据从高位开始计算bit，则反转后从低位开始计算bit。如0x51的bit如图，其二级制为0b0101 0001，则反转即原来的0-7bit位置，依次用7-0bit位置替换，反转后结果为0x8A=0b1000 1010。如图：原来的bit0反转后变为bit7，bit1反转后为bit6，依次bit7反转后为bit0。图示的是按字节反转的结果。按半字反转即原始数据bit15变为反转后bit0，原始数据bit14变为反转后bit1，....，原始数据bit1变为反转后bit14，0原始数据bit1变为反转后bit15；按字反转即31原始数据bit变为反转后bit0，原始数据bit30变为反转后bit1，....，原始数据bit1变为反转后bit30，0原始数据bit1变为反转后bit31。如0x5128，按半字反转后结果为0x148A；数据0x51286983按字反转后结果为0xC196148A。

STM32硬件CRC支持对输入数据按字节，半字和字反转，支持对输出结果进行反转。

3.重点在于STM32硬件CRC的DR寄存器理解，手册上指出该寄存器可以按字访问，右对齐的按半字和右对齐按字节访问，需理解该访问含义。

手册上的给出DR寄存器如下描述，最后红线部分描述数据写入时的操作，可动态调整数据大小，从而减少写入的访问次数。此处的动态调整数据大小指动态调整写入DR寄存器数据的大小，DR寄存器可以按字节、半字和字访问，动态调整即为可以在写入时采用按字节，半字或字的访问方式把数据写入DR寄存器，写入访问大小在计算不同多项式因子的结果时尤为重要。如用该硬件CRC计算CRC8结果时，使用CRC8/ROHC，多项式因子为0x07，初始值0XFF，结果异或值0x00，输入数据反转，输出数据反转。

用于初始化和计算的数据代码如下

void MX_CRC_Init(void)
{hcrc.Instance = CRC;hcrc.Init.DefaultPolynomialUse = DEFAULT_POLYNOMIAL_DISABLE;   //不使用默认的多项式因子hcrc.Init.GeneratingPolynomial = 0x07;                         //自定义多项式因子0x07hcrc.Init.DefaultInitValueUse = DEFAULT_INIT_VALUE_DISABLE;    //不使用默认初始化值hcrc.Init.InitValue           = 0xFF;                          //自定义初始值0xFFhcrc.Init.CRCLength           = CRC_POLYLENGTH_8B;             //CRC多项式因子宽度为8hcrc.Init.InputDataInversionMode = CRC_INPUTDATA_INVERSION_BYTE; //使能输入数据反转hcrc.Init.OutputDataInversionMode = CRC_OUTPUTDATA_INVERSION_ENABLE; //使能输出数据反转hcrc.InputDataFormat = CRC_INPUTDATA_FORMAT_BYTES;                  //输入数据格式为字节序if (HAL_CRC_Init(&hcrc) != HAL_OK){Error_Handler();}}uint8_t crc_buf[] = {0x55,0xaa,0x99,0x88,0x66,0x88,0x77,0x44,0x55,0x33};   //CRC结果为0xFC,正确
uint32_t crc_buf[] = {0x55,0xaa,0x99,0x88,0x66,0x88,0x77,0x44,0x55,0x33};  //CRC结果为0x8B，相当于如下数组数据，结果与每个字节后都增加了3个0x00数据
//{0x55,0x00,0x00,0x00,0xaa,0x00,0x00,0x00,0x99,0x00,0x00,0x00,0x88,0x00,0x00,0x00,0x66,0x00,0x00,0x00,0x88,0x00,0x00,0x00,0x77,0x00,0x00,0x00,0x44,0x00,0x00,0x00,0x55,0x00,0x00,0x00,0x33,0x00,0x00,0x00}
//是由于函数在写入时，数组的每个数据都会左移24位后写到DR寄存器中，此时写入DR寄存器中的数据宽度为32bit，进行CRC计算时会把DR寄存器中的所有数据均进行计算，故得出的结果与实际想要的结果不同
uint32_t crc_result = 0;
int main(void)
{MX_CRC_Init();       //初始化CRC寄存器，见上述第1行函数定义/* USER CODE BEGIN 2 */crc_result = HAL_CRC_Calculate(&hcrc,(uint32_t *)crc_buf,sizeof(crc_buf));      //CRC计算，见第32行
}uint32_t HAL_CRC_Calculate(CRC_HandleTypeDef *hcrc, uint32_t pBuffer[], uint32_t BufferLength)
{uint32_t index;      uint32_t temp = 0U;  hcrc->State = HAL_CRC_STATE_BUSY; __HAL_CRC_DR_RESET(hcrc);   //重新复位CRC寄存器，不会累积上次的CRC计算结果switch (hcrc->InputDataFormat){case CRC_INPUTDATA_FORMAT_WORDS:/* Enter 32-bit input data to the CRC calculator */for (index = 0U; index < BufferLength; index++){hcrc->Instance->DR = pBuffer[index];}temp = hcrc->Instance->DR;break;case CRC_INPUTDATA_FORMAT_BYTES:   //使用该逻辑部分计算CRC结果，按字节序格式写入数据/* Specific 8-bit input data handling  */temp = CRC_Handle_8(hcrc, (uint8_t *)pBuffer, BufferLength); //见第63行原始库代码和100行自己修改后代码break;case CRC_INPUTDATA_FORMAT_HALFWORDS:/* Specific 16-bit input data handling  */temp = CRC_Handle_16(hcrc, (uint16_t *)(void *)pBuffer, BufferLength);    /* Derogation MisraC2012 R.11.5 */break;default:break;}hcrc->State = HAL_CRC_STATE_READY;return temp;
}static uint32_t CRC_Handle_8(CRC_HandleTypeDef *hcrc, uint8_t pBuffer[], uint32_t BufferLength)//原始库代码
{uint32_t i; /* input data buffer index */uint16_t data;__IO uint16_t *pReg;uint32_t temp = 0;for (i = 0U; i < (BufferLength / 4U); i++){temp =               ((uint32_t)pBuffer[4U * i] << 24U) | \((uint32_t)pBuffer[(4U * i) + 1U] << 16U) | \((uint32_t)pBuffer[(4U * i) + 2U] << 8U)  | \(uint32_t)pBuffer[(4U * i) + 3U];hcrc->Instance->DR = temp;  //首先按字写入数据，所有写入DR寄存器的数据均进行CRC计算}if ((BufferLength % 4U) != 0U) //数据长度不是4字节对齐{if ((BufferLength % 4U) == 1U)  //余1个字节数据{*(__IO uint8_t *)(__IO void *)(&hcrc->Instance->DR) = pBuffer[4U * i]; //按字节写入，此时仅对单字节进行CRC运算，高3字节不参与CRC运算}if ((BufferLength % 4U) == 2U){data = ((uint16_t)(pBuffer[4U * i]) << 8U) | (uint16_t)pBuffer[(4U * i) + 1U];pReg = (__IO uint16_t *)(__IO void *)(&hcrc->Instance->DR);         //按半字写入，此时仅对低半字进行CRC运算，高2字节不参与CRC运算*pReg = data;}if ((BufferLength % 4U) == 3U){data = ((uint16_t)(pBuffer[4U * i]) << 8U) | (uint16_t)pBuffer[(4U * i) + 1U];pReg = (__IO uint16_t *)(__IO void *)(&hcrc->Instance->DR);                    /* Derogation MisraC2012 R.11.5 */*pReg = data;*(__IO uint8_t *)(__IO void *)(&hcrc->Instance->DR) = pBuffer[(4U * i) + 2U];  /* Derogation MisraC2012 R.11.5 */}}return hcrc->Instance->DR;
}
static uint32_t CRC_Handle_8(CRC_HandleTypeDef *hcrc, uint8_t pBuffer[], uint32_t BufferLength)//自己修改的代码
{uint32_t i; /* input data buffer index */for (i = 0U; i < BufferLength; i++){*(__IO uint8_t *)(__IO void *)(&hcrc->Instance->DR) = pBuffer[i]; //按字节写入，此时仅对单字节进行CRC运算，高3字节不参与CRC运算}return hcrc->Instance->DR;
}

最初把crc_buf类型设置为uint32_t类型，最后计算得出的CRC结果不正确结果为0x8B，实际与如下图结果一致，把类型设置为uint8_t类型后结果正确结果为0xFC。

使用CRC_Handle_8原始库代码和自己修改的代码，计算结果都是0xFC。从中可以清楚的看到DR寄存器按字节，按半字和按字访问的区别。按字访问时，写入DR寄存器中的所有数据均参与运算，即32bit数据均参与运算。按半字访问时，DR寄存器的低2字节参与CRC运算；按字访问时，DR寄存器的低字节参与CRC运算。按字节访问即把hcrc->Instance->DR地址强转为volitale uint8_t *类型，按半字访问即把hcrc->Instance->DR地址强转为volitale uint16_t *类型.