C#实现CRC16 XMODEM

CRC-16/XMODEM 是一种常见的循环冗余校验算法，广泛应用于数据通信中，用于检测数据传输错误。该算法使用多项式 `x^16 + x^12 + x^5 + 1`，其十六进制表示为 `0x1021`。以下提供几种在 C# 中实现 CRC-16/XMODEM 校验的方法。 ### 方法一：逐位计算 此方法通过逐位处理每个字节，并根据当前最高位与生成多项式进行异或操作。 ```csharp public static int CRC_XModem(byte[] bytes) { int crc = 0x00; // 初始值 int polynomial = 0x1021; // CRC-16/XMODEM 多项式 for (int index = 0; index < bytes.Length; index++) { byte b = bytes[index]; for (int i = 0; i < 8; i++) { bool bit = ((b >> (7 - i) & 1) == 1); bool c15 = ((crc >> 15 & 1) == 1); crc <<= 1; if (c15 ^ bit) crc ^= polynomial; } } crc &= 0xffff; return crc; } ``` 该方法逐字节、逐位处理输入数据，每次左移并根据高位决定是否与多项式异或，最终返回一个 16 位的 CRC 值 [^1]。 --- ### 方法二：基于查表法的优化实现 为了提高性能，可以预先构建一个 CRC 查找表，然后在计算时利用查表来加速运算。 ```csharp private ushort Crc16Ccitt(byte[] bytes) { ushort poly = 0x1021; ushort[] table = new ushort[256]; ushort initialValue = 0x0; ushort temp, a; ushort crc = initialValue; for (int i = 0; i < table.Length; ++i) { temp = 0; a = (ushort)(i << 8); for (int j = 0; j < 8; ++j) { if (((temp ^ a) & 0x8000) != 0) temp = (ushort)((temp << 1) ^ poly); else temp <<= 1; a <<= 1; } table[i] = temp; } for (int i = 0; i < bytes.Length; ++i) { crc = (ushort)((crc << 8) ^ table[((crc >> 8) ^ (0xff & bytes[i]))]); } return crc; } ``` 这种方法首先构建了一个 256 项的查找表，每一项对应一个可能的字节值经过 CRC 运算后的结果。随后，在实际计算过程中只需查表即可快速得到中间结果，显著提高了效率 [^3]。 --- ### 方法三：直接按位更新 此方法适用于需要逐步更新 CRC 值的场景，例如流式数据处理。 ```csharp public UInt16 Cal_crc16(byte[] data, int size) { UInt32 i = 0; UInt16 crc = 0; for (i = 0; i < size; i++) { crc = UpdateCRC16(crc, data[i]); } crc = UpdateCRC16(crc, 0); crc = UpdateCRC16(crc, 0); return (UInt16)(crc); } public UInt16 UpdateCRC16(UInt16 crcIn, byte bytee) { UInt32 crc = crcIn; UInt32 ins = (UInt32)bytee | 0x100; do { crc <<= 1; ins <<= 1; if ((ins & 0x100) == 0x100) { ++crc; } if ((crc & 0x10000) == 0x10000) { crc ^= 0x1021; } } while (!((ins & 0x10000) == 0x10000)); return (UInt16)crc; } ``` 该实现中，`UpdateCRC16` 函数用于每次更新 CRC 值，适合嵌入到数据流处理逻辑中。通过多次调用该函数，可以持续更新 CRC 校验码 [^2]。 --- ### 总结 以上三种方法均实现了 CRC-16/XMODEM 算法，分别适用于不同的应用场景： - **逐位计算**适合理解算法原理； - **查表法**适合高性能需求的场合； - **逐步更新**适合处理连续数据流。 选择合适的方法取决于具体的应用场景和性能要求。