前言
CRC(Cyclic redundancy check)即循環冗餘校驗是一種雜湊函式,通常用於通訊,用以讓接收方確認資料是否正確。
多數的 STM32 家族都有內建 CRC 計算單元,本篇要來介紹如何使用。
正文
首先一樣以 Nucleo-F446RE 做示範。
首先建立一個 PIO 的專案,選擇 Framework 為「libopencm3」,並在 src/
資料夾中新增並開啓 main.c
。
完整程式
/** * @file main.c * @brief CRC example for STM32 Nucleo-F446RE. */
#include <libopencm3/stm32/rcc.h>#include <libopencm3/stm32/gpio.h>#include <libopencm3/stm32/usart.h>#include <libopencm3/stm32/crc.h>#include <libopencm3/cm3/nvic.h>
#define USART_BAUDRATE (9600)
#define RCC_USART_TXRX_GPIO (RCC_GPIOA)#define GPIO_USART_TXRX_PORT (GPIOA)#define GPIO_USART_TX_PIN (GPIO2) /* ST-Link (Arduino-D1). */#define GPIO_USART_RX_PIN (GPIO3) /* ST-Link (Arduino-D0). */#define GPIO_USART_AF (GPIO_AF7) /* Table-11 in DS10693. */
static void rcc_setup(void){ rcc_periph_clock_enable(RCC_USART_TXRX_GPIO); rcc_periph_clock_enable(RCC_USART2); rcc_periph_clock_enable(RCC_CRC);}
static void usart_setup(void){ /* Set USART-Tx and Rx pin to alternate function. */ gpio_mode_setup(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_USART_TX_PIN | GPIO_USART_RX_PIN);
gpio_set_af(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_USART_AF, GPIO_USART_TX_PIN | GPIO_USART_RX_PIN);
/* Config USART params. */ usart_set_baudrate(USART2, USART_BAUDRATE); usart_set_databits(USART2, 8); usart_set_stopbits(USART2, USART_STOPBITS_1); usart_set_parity(USART2, USART_PARITY_NONE); usart_set_flow_control(USART2, USART_FLOWCONTROL_NONE); usart_set_mode(USART2, USART_MODE_TX_RX);
/* Setup interrupt. */ usart_enable_rx_interrupt(USART2); /* Enable receive interrupt. */ nvic_enable_irq(NVIC_USART2_IRQ);
usart_enable(USART2);}
int main(void){ rcc_setup(); usart_setup();
usart_send_blocking(USART2, 'C'); usart_send_blocking(USART2, 'R'); usart_send_blocking(USART2, 'C'); usart_send_blocking(USART2, '\r'); usart_send_blocking(USART2, '\n');
while (1) { } return 0;}
/** * @brief USART2 Interrupt service routine. */void usart2_isr(void){ usart_disable_rx_interrupt(USART2); crc_reset(); /* Resets the CRC calculation unit and sets the data register to 0xFFFF FFFF. */
uint8_t data[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { data[i] = usart_recv_blocking(USART2); }
uint32_t comb = data[3] + (data[2] << 8) + (data[1] << 16) + (data[0] << 24); uint32_t result = crc_calculate(comb);
usart_send_blocking(USART2, (result >> 24) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, (result >> 16) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, (result >> 8) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, result & 0xFF);
USART_SR(USART2) &= ~USART_SR_RXNE; /* Clear 'Read data register not empty' flag. */ usart_enable_rx_interrupt(USART2);}
分段說明
CRC 計算
/** * @brief USART2 Interrupt service routine. */void usart2_isr(void){ usart_disable_rx_interrupt(USART2); crc_reset(); /* Resets the CRC calculation unit and sets the data register to 0xFFFF FFFF. */
uint8_t data[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { data[i] = usart_recv_blocking(USART2); }
uint32_t comb = data[3] + (data[2] << 8) + (data[1] << 16) + (data[0] << 24); uint32_t result = crc_calculate(comb);
usart_send_blocking(USART2, (result >> 24) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, (result >> 16) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, (result >> 8) & 0xFF); usart_send_blocking(USART2, result & 0xFF);
USART_SR(USART2) &= ~USART_SR_RXNE; /* Clear 'Read data register not empty' flag. */ usart_enable_rx_interrupt(USART2);}
CRC 計算單元的使用方式很單純,因此我直接寫在 USART2 的 ISR 中。
但 ISR 執行後,先禁能 USART2 的中斷,以方便之後連續讀取 4 Byte 的資料。
以 crc_reset()
重設 CRC 單元,並將資料暫存器重置為 0xFFFF FFFF
(即 CRC Init = 0xFFFF FFFF
)。
以 for
迴圈連續接收 4 Byte 的資料,並使用 crc_calculate()
將要計算的資料寫入 CRC 的資料暫存器,該函式會自行 Blocking 直到 CRC 計算完就會回傳結果。
最後再將結果用 USART2 傳出,再重新致能其中斷以等待下次接收。
多環境程式(F446RE + F103RB)
由於 STM32F1 的部分函式不同,所以 F103RB 沒辦法直接使用上面的 F446RE 的程式。
以下列出主要的差異部分,也就是 GPIO 的部分。完整的程式請看 GitHub repo。
static void usart_setup(void){ /* Set USART-Tx and Rx pin to alternate function. */#if defined(STM32F1) gpio_set_mode(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_ALTFN_PUSHPULL, GPIO_USART_TX_PIN);
gpio_set_mode(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_CNF_INPUT_FLOAT, GPIO_USART_RX_PIN);#else gpio_mode_setup(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_USART_TX_PIN | GPIO_USART_RX_PIN);
gpio_set_af(GPIO_USART_TXRX_PORT, GPIO_USART_AF, GPIO_USART_TX_PIN | GPIO_USART_RX_PIN);#endif /* 省略部分程式. */}
成果
從 RM0390 或 AN4187 中可以得知,STM32 使用的多項式是 0x4C1 1DB7
(部分系列可修改),初始值為 0xFFFF FFFF
。
我依序輸入 32 位元的資料並各別得到其結果:
- 輸入
0x9D 12 3A D4
得到0xC9 68 5F 5E
。 - 輸入
0x00 00 00 00
得到0xC7 04 DD 7B
。 - 輸入
ABCD
(ASCII) 得到0xAB CF 9A 63
。
可以到一些線上的 CRC 計算機(如這個)驗證其結果是正確的(算法選擇「CRC-32/MPEG-2」)。


小結
CRC 的使用還是滿單純的,就只要致能 RCC 後呼叫計算函式,將要計算的資料傳入後就可以得到結果了。
參考資料
本文的程式也有放在 GitHub 上。 本文同步發表於iT 邦幫忙-2022 iThome 鐵人賽。