MAX14900E八通道高速工業開關的CRC編程
MAX14900E為高性能、8通道工業開關，具有豐富、先進的特性集。SPI接口允許微控制器監視和控制MAX14900E的大部分方面。為了增強魯棒性，MAX14900E中的硬件CRC（循環冗余校驗）電路可以選擇保護其與微處理器之間的所有數據，防止誤碼。
然而，在MAX14900E中啟用CRC功能是不夠的。微處理器還必須在軟件中實現相同的CRC算法，既要為發送到MAX14900E的數據附加校驗位，又要驗證從MAX<>E接收的數據。實現此目的的一種方法是檢查數據手冊，并使用它來創建自定義固件以實現必要的CRC功能。
更好的方法是改用本應用筆記中的功能。這些是用C語言編寫的，應該很容易移植到大多數常見的微處理器上。
選擇正確的來源
本應用筆記提供了六組C源代碼，每組都實現一個CRC生成器和一個CRC檢查器。MAX14900E使用單字節或雙字節包與微處理器通信。其中三個代碼集實現單字節數據包的生成器和檢查器算法，而其他三個代碼集實現雙字節數據包的生成器和檢查器算法。
除了選擇單字節或雙字節數據包與MAX14900E通信外，另一個選擇標準是代碼大小與執行速度的重要性。本應用筆記提供了三種不同假設的源代碼。首先，小代碼大小是最重要的（執行速度是次要的）。其次，執行速度比代碼大小更重要。第三，在代碼大小和執行速度之間取得平衡。奇怪的是，在某些微處理器架構中，第三個“折衷”選項與第二個選項一樣快，其中表查找相對昂貴。
使用的 API 約定
每個代碼集定義兩個函數調用，一個用于 CRC 生成器，另一個用于 CRC 檢查器。請注意，在這些代碼示例中，“無符號字符”是 8 位無符號值的別名，有時以不同的方式標記，例如 UINT8。函數返回值為“無符號字符”或“布爾值”，但如果返回值為“int”，而不是該微處理器的本機存儲大小，則某些微處理器執行代碼的速度更快。
單字節生成器函數調用如下所示：
send2 = generator (send1);
Send1是發送到MAX14900E的字節。代碼應先發送1，后再發送2至MAX14900E。同樣，雙字節生成器函數調用如下所示：
send3 = generator（send1， send2）;
用戶應通過SPI接口發送3個字節，先發送1，后跟send2，然后發送3。
微處理器通過SPI接口將配置設置發送到MAX14900E，MAX14900E同時將狀態信息返回給微處理器。單字節檢查器如下所示：
flag = checker (ret1, ret2);
如果返回字節和 CRC 匹配，則布爾“標志”為真 （！= 0）。雙字節檢查器如下所示：
flag = checker (ret1, ret2, ret3);
小代碼大小
本節中的代碼示例使用循環來構建 CRC，一次生成一位。出于這個原因，它們不是那么快，而是緊湊地編譯。這些代碼片段依賴于幫助程序例程（Loop_CRC）來執行實際的一次位 CRC 計算。
unsigned char Loop_CRC (unsigned char crc, unsigned char byte) { int i; for (i = 0; i < 8; i++) { crc <<= 1; if (crc & 0x80) crc ^= 0xB7; // 0x37 with MSBit on purpose if (byte & 0x80) crc ^=1; byte <<= 1; } return crc; } // unsigned char crcSmallEncode8 (unsigned char byte1) { unsigned char synd; synd = Loop_CRC (0x7f, byte1); return Loop_CRC (synd, 0x80) | 0x80; } // bool crcSmallCheck8 (unsigned char byte1, unsigned char byte2) { unsigned char synd; synd = Loop_CRC (0x7f, byte1); return Loop_CRC (synd, byte2) == 0; } unsigned char Loop_CRC (unsigned char crc, unsigned char byte) { int i; for (i = 0; i < 8; i++) { crc <<= 1; if (crc & 0x80) crc ^= 0xB7; // 0x37 with MSBit on purpose if (byte & 0x80) crc ^=1; byte <<= 1; } return crc; } // unsigned char crcSmallEncode16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2) { unsigned char synd; synd = Loop_CRC (0x7f, byte1); synd = Loop_CRC (synd, byte2); return Loop_CRC (synd, 0x80) | 0x80; } // bool crcSmallCheck16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2, unsigned char byte3) { unsigned char synd; synd = Loop_CRC (0x7f, byte1); synd = Loop_CRC (synd, byte2); return Loop_CRC (synd, byte3) == 0; }
快速執行
本節中的代碼示例以代碼大小換取速度。兩個 128 字節的表對每個表訪問的一個完整字節的數據進行編碼。注意，如果用戶只想保護發送到MAX14900E的數據，并且使用單字節事務，則用戶只需要第二個表。
//
const unsigned char propagate8_next0 [128] = {
0x00, 0x6E, 0x6B, 0x05, 0x61, 0x0F, 0x0A, 0x64,
0x75, 0x1B, 0x1E, 0x70, 0x14, 0x7A, 0x7F, 0x11,
0x5D, 0x33, 0x36, 0x58, 0x3C, 0x52, 0x57, 0x39,
0x28, 0x46, 0x43, 0x2D, 0x49, 0x27, 0x22, 0x4C,
0x0D, 0x63, 0x66, 0x08, 0x6C, 0x02, 0x07, 0x69,
0x78, 0x16, 0x13, 0x7D, 0x19, 0x77, 0x72, 0x1C,
0x50, 0x3E, 0x3B, 0x55, 0x31, 0x5F, 0x5A, 0x34,
0x25, 0x4B, 0x4E, 0x20, 0x44, 0x2A, 0x2F, 0x41,
0x1A, 0x74, 0x71, 0x1F, 0x7B, 0x15, 0x10, 0x7E,
0x6F, 0x01, 0x04, 0x6A, 0x0E, 0x60, 0x65, 0x0B,
0x47, 0x29, 0x2C, 0x42, 0x26, 0x48, 0x4D, 0x23,
0x32, 0x5C, 0x59, 0x37, 0x53, 0x3D, 0x38, 0x56,
0x17, 0x79, 0x7C, 0x12, 0x76, 0x18, 0x1D, 0x73,
0x62, 0x0C, 0x09, 0x67, 0x03, 0x6D, 0x68, 0x06,
0x4A, 0x24, 0x21, 0x4F, 0x2B, 0x45, 0x40, 0x2E,
0x3F, 0x51, 0x54, 0x3A, 0x5E, 0x30, 0x35, 0x5B
};
const unsigned char propagate8_next1 [128] = {
0xB7, 0xD9, 0xDC, 0xB2, 0xD6, 0xB8, 0xBD, 0xD3,
0xC2, 0xAC, 0xA9, 0xC7, 0xA3, 0xCD, 0xC8, 0xA6,
0xEA, 0x84, 0x81, 0xEF, 0x8B, 0xE5, 0xE0, 0x8E,
0x9F, 0xF1, 0xF4, 0x9A, 0xFE, 0x90, 0x95, 0xFB,
0xBA, 0xD4, 0xD1, 0xBF, 0xDB, 0xB5, 0xB0, 0xDE,
0xCF, 0xA1, 0xA4, 0xCA, 0xAE, 0xC0, 0xC5, 0xAB,
0xE7, 0x89, 0x8C, 0xE2, 0x86, 0xE8, 0xED, 0x83,
0x92, 0xFC, 0xF9, 0x97, 0xF3, 0x9D, 0x98, 0xF6,
0xAD, 0xC3, 0xC6, 0xA8, 0xCC, 0xA2, 0xA7, 0xC9,
0xD8, 0xB6, 0xB3, 0xDD, 0xB9, 0xD7, 0xD2, 0xBC,
0xF0, 0x9E, 0x9B, 0xF5, 0x91, 0xFF, 0xFA, 0x94,
0x85, 0xEB, 0xEE, 0x80, 0xE4, 0x8A, 0x8F, 0xE1,
0xA0, 0xCE, 0xCB, 0xA5, 0xC1, 0xAF, 0xAA, 0xC4,
0xD5, 0xBB, 0xBE, 0xD0, 0xB4, 0xDA, 0xDF, 0xB1,
0xFD, 0x93, 0x96, 0xF8, 0x9C, 0xF2, 0xF7, 0x99,
0x88, 0xE6, 0xE3, 0x8D, 0xE9, 0x87, 0x82, 0xEC
};
//
unsigned char crcFastEncode8 (unsigned char byte1)
{
unsigned char synd;
synd = (byte1 & 0x80) ? 0xEC : 0x5B; // 6C & 5B before optimization
synd ^= byte1;
return propagate8_next1[synd];
}
bool crcFastCheck8 (unsigned char byte1, unsigned char byte2)
{
unsigned char synd;
unsigned char const *ptr;
synd = (byte1 & 0x80) ? 0xEC : 0x5B;
synd ^= byte1;
ptr = byte2 & 0x80 ? propagate8_next1 : propagate8_next0;
return (ptr[synd] ^ byte2) == 0;
}
//
const unsigned char propagate8_next0 [128] = {
0x00, 0x6E, 0x6B, 0x05, 0x61, 0x0F, 0x0A, 0x64,
0x75, 0x1B, 0x1E, 0x70, 0x14, 0x7A, 0x7F, 0x11,
0x5D, 0x33, 0x36, 0x58, 0x3C, 0x52, 0x57, 0x39,
0x28, 0x46, 0x43, 0x2D, 0x49, 0x27, 0x22, 0x4C,
0x0D, 0x63, 0x66, 0x08, 0x6C, 0x02, 0x07, 0x69,
0x78, 0x16, 0x13, 0x7D, 0x19, 0x77, 0x72, 0x1C,
0x50, 0x3E, 0x3B, 0x55, 0x31, 0x5F, 0x5A, 0x34,
0x25, 0x4B, 0x4E, 0x20, 0x44, 0x2A, 0x2F, 0x41,
0x1A, 0x74, 0x71, 0x1F, 0x7B, 0x15, 0x10, 0x7E,
0x6F, 0x01, 0x04, 0x6A, 0x0E, 0x60, 0x65, 0x0B,
0x47, 0x29, 0x2C, 0x42, 0x26, 0x48, 0x4D, 0x23,
0x32, 0x5C, 0x59, 0x37, 0x53, 0x3D, 0x38, 0x56,
0x17, 0x79, 0x7C, 0x12, 0x76, 0x18, 0x1D, 0x73,
0x62, 0x0C, 0x09, 0x67, 0x03, 0x6D, 0x68, 0x06,
0x4A, 0x24, 0x21, 0x4F, 0x2B, 0x45, 0x40, 0x2E,
0x3F, 0x51, 0x54, 0x3A, 0x5E, 0x30, 0x35, 0x5B
};
const unsigned char propagate8_next1 [128] = {
0xB7, 0xD9, 0xDC, 0xB2, 0xD6, 0xB8, 0xBD, 0xD3,
0xC2, 0xAC, 0xA9, 0xC7, 0xA3, 0xCD, 0xC8, 0xA6,
0xEA, 0x84, 0x81, 0xEF, 0x8B, 0xE5, 0xE0, 0x8E,
0x9F, 0xF1, 0xF4, 0x9A, 0xFE, 0x90, 0x95, 0xFB,
0xBA, 0xD4, 0xD1, 0xBF, 0xDB, 0xB5, 0xB0, 0xDE,
0xCF, 0xA1, 0xA4, 0xCA, 0xAE, 0xC0, 0xC5, 0xAB,
0xE7, 0x89, 0x8C, 0xE2, 0x86, 0xE8, 0xED, 0x83,
0x92, 0xFC, 0xF9, 0x97, 0xF3, 0x9D, 0x98, 0xF6,
0xAD, 0xC3, 0xC6, 0xA8, 0xCC, 0xA2, 0xA7, 0xC9,
0xD8, 0xB6, 0xB3, 0xDD, 0xB9, 0xD7, 0xD2, 0xBC,
0xF0, 0x9E, 0x9B, 0xF5, 0x91, 0xFF, 0xFA, 0x94,
0x85, 0xEB, 0xEE, 0x80, 0xE4, 0x8A, 0x8F, 0xE1,
0xA0, 0xCE, 0xCB, 0xA5, 0xC1, 0xAF, 0xAA, 0xC4,
0xD5, 0xBB, 0xBE, 0xD0, 0xB4, 0xDA, 0xDF, 0xB1,
0xFD, 0x93, 0x96, 0xF8, 0x9C, 0xF2, 0xF7, 0x99,
0x88, 0xE6, 0xE3, 0x8D, 0xE9, 0x87, 0x82, 0xEC
};
//
// This is the fast (one byte at a time) algorithm
//
// This is so fast that one could benefit from running it in-line
//
unsigned char crcFastEncode16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2)
{
unsigned char synd;
unsigned char const *ptr;
synd = (byte1 & 0x80) ? 0xEC : 0x5B;
synd ^= byte1;
ptr = byte2 & 0x80 ? propagate8_next1 : propagate8_next0;
synd = ptr[synd] ^ byte2;
return propagate8_next1[synd];
}
bool crcFastCheck16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2, unsigned char byte3)
{
unsigned char synd;
unsigned char const *ptr;
synd = (byte1 & 0x80) ? 0xEC : 0x5B;
synd ^= byte1;
ptr = byte2 & 0x80 ? propagate8_next1 : propagate8_next0;
synd = ptr[synd] ^ byte2;
ptr = byte3 & 0x80 ? propagate8_next1 : propagate8_next0;
return (ptr[synd] ^ byte3) == 0;
}
平衡
本節中的代碼示例在代碼大小和執行速度之間取得了平衡。一個表查找將 7 位數據編碼到 CRC 中。第八位使用大小優化代碼中使用的技術進行編碼。一些哈佛架構設備具有相對昂貴的表查找執行時間，對于這類微處理器，這種平衡代碼的執行速度可能與速度優化的代碼一樣快，甚至可能更快。
//
unsigned char propagate7 [128] = {
0x00, 0x6E, 0xDC, 0xB2, 0xD6, 0xB8, 0x0A, 0x64,
0xC2, 0xAC, 0x1E, 0x70, 0x14, 0x7A, 0xC8, 0xA6,
0xEA, 0x84, 0x36, 0x58, 0x3C, 0x52, 0xE0, 0x8E,
0x28, 0x46, 0xF4, 0x9A, 0xFE, 0x90, 0x22, 0x4C,
0xBA, 0xD4, 0x66, 0x08, 0x6C, 0x02, 0xB0, 0xDE,
0x78, 0x16, 0xA4, 0xCA, 0xAE, 0xC0, 0x72, 0x1C,
0x50, 0x3E, 0x8C, 0xE2, 0x86, 0xE8, 0x5A, 0x34,
0x92, 0xFC, 0x4E, 0x20, 0x44, 0x2A, 0x98, 0xF6,
0x1A, 0x74, 0xC6, 0xA8, 0xCC, 0xA2, 0x10, 0x7E,
0xD8, 0xB6, 0x04, 0x6A, 0x0E, 0x60, 0xD2, 0xBC,
0xF0, 0x9E, 0x2C, 0x42, 0x26, 0x48, 0xFA, 0x94,
0x32, 0x5C, 0xEE, 0x80, 0xE4, 0x8A, 0x38, 0x56,
0xA0, 0xCE, 0x7C, 0x12, 0x76, 0x18, 0xAA, 0xC4,
0x62, 0x0C, 0xBE, 0xD0, 0xB4, 0xDA, 0x68, 0x06,
0x4A, 0x24, 0x96, 0xF8, 0x9C, 0xF2, 0x40, 0x2E,
0x88, 0xE6, 0x54, 0x3A, 0x5E, 0x30, 0x82, 0xEC
};
//}
unsigned char crcMediumEncode8 (unsigned char byte1)
{
unsigned char synd;
synd = (byte1 ^ 0xEC);
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ 0x80;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
return synd | 0x80;
}
//
bool crcMediumCheck8 (unsigned char byte1, unsigned char byte2)
{
unsigned char synd;
synd = (byte1 ^ 0xEC);
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ byte2;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
return synd == 0;
}
//
unsigned char propagate7 [128] = {
0x00, 0x6E, 0xDC, 0xB2, 0xD6, 0xB8, 0x0A, 0x64,
0xC2, 0xAC, 0x1E, 0x70, 0x14, 0x7A, 0xC8, 0xA6,
0xEA, 0x84, 0x36, 0x58, 0x3C, 0x52, 0xE0, 0x8E,
0x28, 0x46, 0xF4, 0x9A, 0xFE, 0x90, 0x22, 0x4C,
0xBA, 0xD4, 0x66, 0x08, 0x6C, 0x02, 0xB0, 0xDE,
0x78, 0x16, 0xA4, 0xCA, 0xAE, 0xC0, 0x72, 0x1C,
0x50, 0x3E, 0x8C, 0xE2, 0x86, 0xE8, 0x5A, 0x34,
0x92, 0xFC, 0x4E, 0x20, 0x44, 0x2A, 0x98, 0xF6,
0x1A, 0x74, 0xC6, 0xA8, 0xCC, 0xA2, 0x10, 0x7E,
0xD8, 0xB6, 0x04, 0x6A, 0x0E, 0x60, 0xD2, 0xBC,
0xF0, 0x9E, 0x2C, 0x42, 0x26, 0x48, 0xFA, 0x94,
0x32, 0x5C, 0xEE, 0x80, 0xE4, 0x8A, 0x38, 0x56,
0xA0, 0xCE, 0x7C, 0x12, 0x76, 0x18, 0xAA, 0xC4,
0x62, 0x0C, 0xBE, 0xD0, 0xB4, 0xDA, 0x68, 0x06,
0x4A, 0x24, 0x96, 0xF8, 0x9C, 0xF2, 0x40, 0x2E,
0x88, 0xE6, 0x54, 0x3A, 0x5E, 0x30, 0x82, 0xEC
};
//
unsigned char crcMediumEncode16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2)
{
unsigned char synd;
synd = (byte1 ^ 0xEC);
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ byte2;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ 0x80;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
return synd | 0x80;
}
//
bool crcMediumCheck16 (unsigned char byte1, unsigned char byte2, unsigned char byte3)
{
unsigned char synd;
synd = (byte1 ^ 0xEC);
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ byte2;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
synd = propagate7[synd] ^ byte3;
if (synd & 0x80)
synd ^= 0xB7;
return synd == 0;
}
比較
為了了解這些CRC計算的效率，該代碼是在以24 MIPS（16MHz內部CPU時鐘）運行的Microchip PIC32F系列上實現的。這是一個具有 16 位指令的 24 位數據路徑微處理器。對代碼的唯一修改是將返回值更改為“short”，C 編譯器將其解釋為有符號的 16 位值，即其本機數據寬度。
代碼大小由編譯器和鏈接器表確定。輔助程序生成 1，024 個隨機 8 位、16 位或 24 位值。報告的時間是這 1，024 次測試的平均值。表1總結了使用Microchip C編譯器及其代碼仿真器獲得的數據。對于使用表查找的代碼，大小以字節為單位指定為 CONST。
| 算法 | 字節（PGM + CONST） | 編碼時間（μs） | 解碼時間（微秒） |
| 緊湊的單字節 | 219 | 24.8 | 25.5 |
| 快速單字節 | 570 (186 + 384) | 1.72 | 3.00 |
| 平衡單字節 | 323 (195 + 128) | 2.06 | 2.44 |
| 緊湊雙字節 | 267 | 37.2 | 37.8 |
| 快速雙字節 | 723 (339 + 384) | 3.19 | 4.34 |
| 平衡雙字節 | 473 (345 + 128) | 3.02 | 3.40 |
不同的微處理器會產生不同的結果，但在PIC24F的情況下，不需要使用快速算法。如果對快速CRC轉換感興趣，則應在目標處理器上對快速算法和平衡算法進行基準測試，以確定哪個更好。
結論
本應用筆記介紹了如何在與MAX14900E八通道高速工業開關通信的微處理器上對CRC算法進行編碼。利用本應用筆記中的C代碼示例是實現這種額外保護的無憂方法。
在某些情況下，應在目標處理器上執行一些基準測試，尤其是在優先考慮快速執行速度的情況下。
審核編輯：郭婷
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規問題，請聯系本站處理。
舉報投訴
-
微控制器
+關注
關注
48文章
7714瀏覽量
152648 -
crc
+關注
關注
0文章
200瀏覽量
29709 -
SPI
+關注
關注
17文章
1731瀏覽量
92849
發布評論請先 登錄
相關推薦
八通道電容式觸摸按鍵芯片TW308
標準SOP24 封裝1.2 應用場合? 家電? 代替薄膜開關、機械開關? 密封式控制面板，鍵盤? 應用在門鑰匙鎖矩陣類型上? 替代觸摸屏TW308資料見附件參考圖TW308八通道觸摸IC_V4.2.pdf (910.41 KB
發表于 07-05 04:00
八通道高壓發送器接收器開關MAX4937電子資料
概述：MAX4937采用節省空間的5mm x 11mm、56引腳TQFN封裝，為八通道、高壓發送器/接收器(T/R)開關。T/R開關基于二極管橋拓撲，二極管橋的總電流可通過SPI?接口
發表于 04-14 06:16
八通道超聲前端與CW多普勒混頻器MAX2078電子資料
概述：MAX2078是MAXIM公司生產的一款八通道超聲前端是一個完全集成的雙極性，高密度的八通道超聲接收器的低成本，高信道計數，高性能便攜式和推車式超聲系統進行了優化。易于使用的集成電路，用戶可以實現高端2D ，...
發表于 04-21 06:16
MAX2077中文資料,八通道超聲接收器
MAX2077八通道超聲成像前端是完全集成的雙極型、高密度、八通道超聲接收器，優化用于低成本、多通道、高性能便攜及車載超聲系統。這款易于使用的IC允許用戶以較小的空間
發表于 01-10 13:20
?70次下載
Vishay宣布推出四通道和八通道的LC EMI/ESD濾波
Vishay宣布推出四通道和八通道的LC EMI/ESD濾波器陣列--LLP1713/LLP3313
日前，Vishay Intertechnology, Inc. 宣布，推出四通道和八通
發表于 05-20 15:53
?717次閱讀
MAX2078 八通道超聲前端，提供CW多普勒混頻器
MAX2078 八通道超聲前端，提供CW多普勒混頻器
概述
MAX2078八通道超聲前端是完全集成的雙極型、高密度、八通道超聲接收器，
發表于 01-10 13:18
?1301次閱讀
Maxim八通道高邊開關/驅動器可大幅提升工業4.0應用體驗
Maxim八通道高邊開關/驅動器可對任意感性負載安全消磁，大幅提升工業4.0應用體驗 。 Maxim針對工業4.0應用聯合硅天下科技推出MAX
發表于 07-11 10:18
?1006次閱讀
MAX14915八通道、工業、高邊開關CRC編程指南
MAX14915為高性能、8通道、工業高邊開關，具有豐富、先進的功能集。SPI接口允許微控制器監視和控制MAX14915的大部分方面。
工商網監
評論