CRC16 для modbus, не повторяйте ошибок Опции

[demiurg_spb]

Я наткнулся недавно на очередные грабли.
Суть такая:
Есть алгоритм для подсчёта CRC16 для Modbus:

1. Load a 16–bit register with FFFF hex (all 1’s). Call this the CRC register.
2. Exclusive OR the first 8–bit byte of the message with the low–order byte of the 16–bit CRC register, putting the result in the
CRC register.
3. Shift the CRC register one bit to the right (toward the LSB), zero–filling the MSB. Extract and examine the LSB.
4. (If the LSB was 0): Repeat Step 3 (another shift).
(If the LSB was 1): Exclusive OR the CRC register with the polynomial value 0xA001 (1010 0000 0000 0001).
5. Repeat Steps 3 and 4 until 8 shifts have been performed. When this is done, a complete 8–bit byte will have been
processed.
6. Repeat Steps 2 through 5 for the next 8–bit byte of the message. Continue doing this until all bytes have been processed.
7. The final content of the CRC register is the CRC value.
8. When the CRC is placed into the message, its upper and lower bytes must be swapped as described below.

И есть алгоритм для подсчёта CRC16 из WinAvr <util/crc16.h> написанный на ASM и оптимизированный.

Код

    Optimized CRC-16 calculation.

    Polynomial: x^16 + x^15 + x^2 + 1 (0xa001)<br>
    Initial value: 0xffff

    This CRC is normally used in disk-drive controllers.

    The following is the equivalent functionality written in C.

    \code
    uint16_t
    crc16_update(uint16_t crc, uint8_t a)
    {
    int i;

    crc ^= a;
    for (i = 0; i < 8; ++i)
    {
        if (crc & 1)
        crc = (crc >> 1) ^ 0xA001;
        else
        crc = (crc >> 1);
    }

    return crc;
    }

Вроде как одно и тоже, а нет!
По доке на modbus сдвиг нужно делать до анализа младшего бита crc,
а в приведённой цитате из WinAvr <util/crc16.h> это не так.

Я 3 часа долбался - почему это вдруг у моих приборов RS-485 перестал работать.
А это я перед отпуском решил "улучшить" CRC модуль и забыл об этом.

[Rst7]

По доке на modbus сдвиг нужно делать до анализа младшего бита crc,

Однако, на следующей странице стандарта проверяется бит переноса после сдвига. Т.е. соответственно util/crc16.h

Налицо неаккуратное описание алгоритма в стандарте. А у Вас надо полечить остальные приборы для совместимости.

PS - лечить именно остальные, до приведения их к состоянию нового прибора, основанного на util/crc16.h

[singlskv]

PS - лечить именно остальные, до приведения их к состоянию нового прибора, основанного на util/crc16.h

+1
пользуюсь util/crc16.h для модбаса, проблем нет
и оно соответствует стандартной таблице crc для модбас

[demiurg_spb]

+1
пользуюсь util/crc16.h для модбаса, проблем нет
и оно соответствует стандартной таблице crc для модбас

В том-то и дело что ранее у меня все приборы были с табличным алгоритмом (из доки модбаса).
А после перехода на util/crc16.h фигня какая-то происходит.
Попробую разобраться в чем дело...

[demiurg_spb]

Код

static const unsigned char PROGMEM auchCRCHi[256]=
{
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
    0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
    0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81,
    0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
    0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
    0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
    0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
    0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
    0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
    0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
    0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
    0x40
};

static const unsigned char PROGMEM auchCRCLo[256]=
{
    0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4,
    0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
    0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD,
    0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
    0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7,
    0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
    0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE,
    0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
    0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2,
    0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
    0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB,
    0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
    0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91,
    0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
    0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88,
    0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
    0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80,
    0x40
};


//==============================================================
//    Функция подсчета контрольной суммы (CRC modbus RTU).
// Максимальная длина пакета 256 байт.
//==============================================================

unsigned short crc16_1(unsigned char *p, unsigned short len)
{
    unsigned char crc_hi;
    unsigned char crc_lo;
    unsigned char n;

    if (len>256U)
    {
        return (0);
    }

    n = (unsigned char)len;

    crc_hi = 0xFF;                    // high byte of CRC initialized
    crc_lo = 0xFF;                    // low byte of CRC initialized

    do
    {
        unsigned char i = crc_hi ^ *p++;        // will index into CRC lookup table

        crc_hi = crc_lo ^ (unsigned char)pgm_read_byte(&auchCRCHi[i]);    // calculate the CRC
        crc_lo =          (unsigned char)pgm_read_byte(&auchCRCLo[i]);

    }
    while (--n);                                    // pass through message buffer (max 256 items)

    return ((crc_hi << 8) | crc_lo);
}

#include <util/crc16.h>

//==============================================================
//    Функция подсчета контрольной суммы (CRC modbus RTU).
// Максимальная длина пакета 256 байт.
//==============================================================

unsigned short crc16_2(unsigned char *p, unsigned short len)
{
    unsigned short crc;
    unsigned char n;

    if (len>256U)
    {
        return (0);
    }

    n = (unsigned char)len;

    crc = 0xffff;

    do
    {
        crc = _crc16_update(crc, *p++);  // uint16_t _crc16_update(uint16_t __crc, uint8_t __data)
    }                                    
    while (--n);                         // pass through message buffer (max 256 items)
    
    return (crc);
}

unsigned char mess[3] = {1,108,8};

volatile unsigned short res1 = crc16_1(&mess[0],3);
volatile unsigned short res2 = crc16_2(&mess[0],3);

Результат:
res1 = 0x0CC6
res2 = 0xC60C

И если прочитать этот кусочек из описания протокола modbus на их функцию CRC16:

Note: This function performs the swapping of the high/low CRC bytes internally. The bytes are already swapped in the CRC value that
is returned from the function.
Therefore the CRC value returned from the function can be directly placed into the message for transmission.

Становится понятно, что функция из #include <util/crc16.h> не есть одно и тоже,
а требует обмена байт местами

Что и требовалось доказать!

[singlskv]

Становится понятно, что функция из #include <util/crc16.h> не есть одно и тоже,
а требует обмена байт местами
Что и требовалось доказать!

По большому счету, это писатели modbus спецификации внесли неясность с перевертыванием
байтов в своем алгоритме. Процы то разные бывают(big/little endian), и результат должен
быть разным.
Самая простая проверка на правильность порядка следования байтов CRC, это то что
CRC всей последовательности включая байты CRC дб == 0.

[demiurg_spb]

Самая простая проверка на правильность порядка следования байтов CRC, это то что
CRC всей последовательности включая байты CRC дб == 0.

Подтвердите Ваши слова на практике:
0x01
0x6C
0x08
0xC6 - СrcL
0x0C - СrcH
В этом случае от перемены мест слагаемых (СrcL<->СrcH) сумма не меняется и никогда не равна 0.

The CRC field is two bytes, containing a 16–bit binary value. The CRC value is
calculated by the transmitting device, which appends the CRC to the message.
The receiving device recalculates a CRC during receipt of the message, and
compares the calculated value to the actual value it received in the CRC field.
If the two values are not equal, an error results.

A procedure for generating a CRC is:
...
8. When the CRC is placed into the message, its upper and lower bytes
must be swapped as described below.
...
The CRC field is appended to the message as the last field in the message.
When this is done, the low–order byte of the field is appended first, followed by the
high–order byte. The CRC high–order byte is the last byte to be sent in the
message.

Блин убил бы за такую документацию!
Сдаётся мне, что эта дока написана для big endian машин.
Применительно к AVR (с его little endian) она требует вдумчивого понимания и доработки процедуры CRC16!!!
Функция из #include <util/crc16.h> - хороша и все мои подозрения на её счёт были ошибочны.
Похоже я облажался с порядком байт CRC в сообщении...
Спасибо за помощь в поиске истины: Rst7 и singlskv !
Спасибо defunct за сочувствие

[ReAl]

Подтвердите Ваши слова на практике:
0x01
0x6C
0x08
0xC6 - СrcL
0x0C - СrcH
В этом случае от перемены мест слагаемых (СrcL<->СrcH) сумма не меняется и никогда не равна 0.

Что-то мне кажется, что где-то вкралась ошибка.
buf2[] = { 0x01, 0x6C, 0x08, 0x0C, 0xC6 };
приведенным Вами же исходником (цитатой из модбаса?)
crc = crc16_1(buf2, sizeof(buf2));
даёт нулевую CRC.
Это если ещё и в поток давать инверсию от рассчитанной CRC, то тогда независимо от содержимого блока при правильной CRC рассчёт CRC для блока вместе с той инвертированной CRC даст константу, не равную нулю (т.е. проверять CRC от всего надо не на нуль, а на константу, 0x01B0 для приведенной crc16_1() ).

[demiurg_spb]

crc16_1 - "неправильная" функция из доки на modbus, она даёт результат в big-endian формате.

Это если ещё и в поток давать инверсию от рассчитанной CRC, то тогда независимо от содержимого блока при правильной CRC рассчёт CRC для блока вместе с той инвертированной CRC даст константу, не равную нулю (т.е. проверять CRC от всего надо не на нуль, а на константу, 0x01B0 для приведенной crc16_1() ).

Вы меня окончательно запутали что на что надо проверять
Я хотел понять как получить 0 в данном конкретном случае и наконец понял.
В протоколе сказано, что приёмник должен посчитать CRC посылки без учёта последних двух байт и сравнить их с принятой crc, подсчитанной передатчиком (последние два байта посылки).

О инверсиях и нулях в данном мануале речи не ведётся.

Что-то мне кажется, что где-то вкралась ошибка.

Сделал как Вы предлагаете: считать CRC для всей посылки.

Действительно было непонимание, а сайчас получилось, что CRC для всей последовательности байт (с учётом двух байт CRC) = 0.
Так даже проще, но несколько дольше, чем предлагается в описании протокола modbus,
т.к. длиннее на 2 байта.

ReAl, спасибо за помощь!

[ReAl]

crc16_1 - "неправильная" функция из доки на modbus, она даёт результат в big-endian формате.

Это ничего не меняет - я привёл уже последовательнсть байт, а нуль остаётся нулём и при перестановке байт.
big-endian-ность crc16_1() приводит только к тому, что в конце формирования буфера приходится написать

Код

    *ptr++ = (uint8_t)((crc) >> 8);
    *ptr = (uint8_t)crc;

а не

Код

    *ptr++ = (uint8_t)crc;
    *ptr = (uint8_t)((crc) >> 8);

Вы меня окончательно запутали что на что надо проверять

Если бы в конце CRC "от crc16_1()" заносилась так:

Код

    *ptr++ = (uint8_t) ~((crc) >> 8);
    *ptr  = (uint8_t) ~crc;

и если бы на приёме прогонять через crc16_1() и данные, и контрольный код, как "в случае с нулём" выше, то результат выходил бы не всегда 0x0000, а всегда 0x01B0, что есть остатком от деления 0xFFFF на полином CRC (с учётом endian-ности crc16_1() ). Записывая в последние два байта инверсию CRC мы добавляем это к остатку от деления всего "полинома сообщения" на CRC и таким образом получаем (CRC ^ ~CRC) = 0xFFFF. Потом на приёме мы вместо сравнения полученной CRC с инверсией двух последних байт обрабатываем на два байта больше и получаем эту константу 0x01B0.

Но это так, к слову, просто тут было упомянуто, что в некоторых случаях в поток заносится не CRC, а инверсия, ну так в этом случае в конце будет не 0 :-).