简单软件实现1-Wire温度器件的硬件CRC校验和串行码流的
简单软件实现1-wire温度器件的硬件crc校验和串行码流的误码检测
所有1-wire温度器件均包含一个唯一的识别码，保存在只读存储器(rom)内，该识别码在1-wire总线中用作唯一的网络地址。另外，部分温度器件的暂存器还有一个crc (循环冗余校验)字节用于1-wire通信验证。本应用笔记以及附带的程序提供了一种简单途径，验证1-wire器件之间通信的正确性，并检测串行数据流的误码。这种方法能够在每个器件中通过软件计算dow (dallas单线) crc，并与器件的硬件crc值进行对比。本文将以ds1822经济型1-wire数字温度计为例进行说明。
crc算法 crc (循环冗余校验)是串行数据流中检测误码最有效的方法，crc校验能够使用户确保温度检测器件之间的数据传输正确，该方法对硬件需求最小。dow (dallas单线) crc用于maxim的1-wire温度检测产品，例如：ds1821、ds1822和ds18b20。dow crc可以利用下列多项式表示：
多项式 = x8 + x5 + x4 + 1 详细的crc算法，请参考应用笔记27：“理解和运用maxim ibutton®产品中的循环冗余校验(crc)”。
从以下硬件电路的功能可以很容易理解crc，通常表示为带反馈的移位寄存器，图1给出了ds1822的硬件电路框图。
图1. crc硬件模型
rom码crc 每个ds1822都在其rom中保存了一个唯一的8字节识别码，该rom码的最低有效字节为ds1822的1-wire家族码：22h。随后6个字节是唯一的序列号，最高有效字节为crc字节，由rom码的前面7个字节计算得到。
暂存器crc ds1822暂存器的前8个字节为高温、低温门限以及配置寄存器。这些字节还包括ds1822读取的温度值和保留备用的寄存器。第9个字节是由前8个字节计算得到的crc值。
用于暂存器和rom的crc字节的计算方法相同，请参考应用笔记27。图1中的移位寄存器的初始条件为每位数值均为零。lsb首先移入寄存器，当所有位均移入寄存器后，其结果即为特定数据的crc值。总之，rom码需要移入56位(7字节)数据，暂存器需要移入64位(8字节)数据。
硬件crc校验 ds1822具有crc硬件电路，可以为rom码或暂存器提供crc计算，该值将传送到1-wire总线。接收到的数据可能被通信接口破坏，利用软件计算的crc可以检验接收到的数据包(rom码为8字节，暂存器为9字节)是否正确。
可使用microsoft® excel表格(采用microsoft excel 2003)计算ds1822的crc值，图2给出了一个屏幕截图示例。
图2. excel crc计算器屏幕截图示例
用户输入rom码的最后7个字节或暂存器的前8个字节后，按下“calculate crc”按钮，即可得到对应的crc值，这些数值可以用来与硬件给出的结果进行比较。
用于开发该excel电子表的vba程序如下。
private sub romcrc_click() dim inhex, outbinstr as string dim outbinarr(1 to 56) as integer dim outdec, i, crc(1 to 8), crctemp as integer inhex = range(rombyte1).value & range(rombyte2).value & range(rombyte3).value & range(rombyte4).value & range(rombyte5).value & range(rombyte6).value & range(rombyte7).value outbinstr = hextobin(inhex) ' convert string to array, lsb = outbinarr(1) for i = 1 to 56 outbinarr(57 - i) = mid$(outbinstr, i, 1) ' split(outbinstr) next i 'initialize crc for i = 1 to 8 crc(i) = 0 next i 'calculate crc for i = 1 to 56 crctemp = crc(1) xor outbinarr(i) crc(1) = crc(2) crc(2) = crc(3) crc(3) = crc(4) xor crctemp crc(4) = crc(5) xor crctemp crc(5) = crc(6) crc(6) = crc(7) crc(7) = crc(8) crc(8) = crctemp next i deccrc = bintodec(crc) range(romcrcvalue).value = deccrc end sub private sub scratchcrc_click() dim inhex, outbinstr as string dim outbinarr(1 to 64) as integer dim outdec, i, crc(1 to 8), crctemp as integer inhex = range(hexbyte1).value & range(hexbyte2).value & range(hexbyte3).value & range(hexbyte4).value & range(hexbyte5).value & range(hexbyte6).value & range(hexbyte7).value & range(hexbyte8).value outbinstr = hextobin(inhex) ' convert string to array, lsb = outbinarr(1) for i = 1 to 64 outbinarr(65 - i) = mid$(outbinstr, i, 1) ' split(outbinstr) next i 'initialize crc for i = 1 to 8 crc(i) = 0 next i 'calculate crc for i = 1 to 64 crctemp = crc(1) xor outbinarr(i) crc(1) = crc(2) crc(2) = crc(3) crc(3) = crc(4) xor crctemp crc(4) = crc(5) xor crctemp crc(5) = crc(6) crc(6) = crc(7) crc(7) = crc(8) crc(8) = crctemp next i deccrc = bintodec(crc) range(deccrcvalue).value = deccrc end sub private function hextobin(hstr) 'convert hex string to binary string cnvarr = array(0000, 0001, 0010, 0011, _ 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, _ 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, _ 1110, 1111) bstr = for i = 1 to len(hstr) hdgt = mid(hstr, i, 1) cix = cint(&h & hdgt) bstr = bstr & cnvarr(cix) next hextobin = bstr end function function bintodec(bstr) 'convert 8 bit binary number to decimal dim j, out as integer out = 0 for j = 1 to 8 out = out + bstr(j) * 2 ^ (j - 1) next j bintodec = out end function 结论 计算crc可以很容易地保证1-wire器件之间的通信正确，对照基于软件的crc结果和1-wire器件的硬件crc计算结果，从而保证1-wire总线通信的可靠性。
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crc算法 crc (循环冗余校验)是串行数据流中检测误码最有效的方法，crc校验能够使用户确保温度检测器件之间的数据传输正确，该方法对硬件需求最小。dow (dallas单线) crc用于maxim的1-wire温度检测产品，例如：ds1821、ds1822和ds18b20。dow crc可以利用下列多项式表示：
多项式 = x8 + x5 + x4 + 1 详细的crc算法，请参考应用笔记27：“理解和运用maxim ibutton®产品中的循环冗余校验(crc)”。
从以下硬件电路的功能可以很容易理解crc，通常表示为带反馈的移位寄存器，图1给出了ds1822的硬件电路框图。
图1. crc硬件模型
rom码crc 每个ds1822都在其rom中保存了一个唯一的8字节识别码，该rom码的最低有效字节为ds1822的1-wire家族码：22h。随后6个字节是唯一的序列号，最高有效字节为crc字节，由rom码的前面7个字节计算得到。
暂存器crc ds1822暂存器的前8个字节为高温、低温门限以及配置寄存器。这些字节还包括ds1822读取的温度值和保留备用的寄存器。第9个字节是由前8个字节计算得到的crc值。
用于暂存器和rom的crc字节的计算方法相同，请参考应用笔记27。图1中的移位寄存器的初始条件为每位数值均为零。lsb首先移入寄存器，当所有位均移入寄存器后，其结果即为特定数据的crc值。总之，rom码需要移入56位(7字节)数据，暂存器需要移入64位(8字节)数据。
硬件crc校验 ds1822具有crc硬件电路，可以为rom码或暂存器提供crc计算，该值将传送到1-wire总线。接收到的数据可能被通信接口破坏，利用软件计算的crc可以检验接收到的数据包(rom码为8字节，暂存器为9字节)是否正确。
可使用microsoft® excel表格(采用microsoft excel 2003)计算ds1822的crc值，图2给出了一个屏幕截图示例。
图2. excel crc计算器屏幕截图示例
用户输入rom码的最后7个字节或暂存器的前8个字节后，按下“calculate crc”按钮，即可得到对应的crc值，这些数值可以用来与硬件给出的结果进行比较。
用于开发该excel电子表的vba程序如下。
private sub romcrc_click() dim inhex, outbinstr as string dim outbinarr(1 to 56) as integer dim outdec, i, crc(1 to 8), crctemp as integer inhex = range(rombyte1).value & range(rombyte2).value & range(rombyte3).value & range(rombyte4).value & range(rombyte5).value & range(rombyte6).value & range(rombyte7).value outbinstr = hextobin(inhex) ' convert string to array, lsb = outbinarr(1) for i = 1 to 56 outbinarr(57 - i) = mid$(outbinstr, i, 1) ' split(outbinstr) next i 'initialize crc for i = 1 to 8 crc(i) = 0 next i 'calculate crc for i = 1 to 56 crctemp = crc(1) xor outbinarr(i) crc(1) = crc(2) crc(2) = crc(3) crc(3) = crc(4) xor crctemp crc(4) = crc(5) xor crctemp crc(5) = crc(6) crc(6) = crc(7) crc(7) = crc(8) crc(8) = crctemp next i deccrc = bintodec(crc) range(romcrcvalue).value = deccrc end sub private sub scratchcrc_click() dim inhex, outbinstr as string dim outbinarr(1 to 64) as integer dim outdec, i, crc(1 to 8), crctemp as integer inhex = range(hexbyte1).value & range(hexbyte2).value & range(hexbyte3).value & range(hexbyte4).value & range(hexbyte5).value & range(hexbyte6).value & range(hexbyte7).value & range(hexbyte8).value outbinstr = hextobin(inhex) ' convert string to array, lsb = outbinarr(1) for i = 1 to 64 outbinarr(65 - i) = mid$(outbinstr, i, 1) ' split(outbinstr) next i 'initialize crc for i = 1 to 8 crc(i) = 0 next i 'calculate crc for i = 1 to 64 crctemp = crc(1) xor outbinarr(i) crc(1) = crc(2) crc(2) = crc(3) crc(3) = crc(4) xor crctemp crc(4) = crc(5) xor crctemp crc(5) = crc(6) crc(6) = crc(7) crc(7) = crc(8) crc(8) = crctemp next i deccrc = bintodec(crc) range(deccrcvalue).value = deccrc end sub private function hextobin(hstr) 'convert hex string to binary string cnvarr = array(0000, 0001, 0010, 0011, _ 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, _ 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, _ 1110, 1111) bstr = for i = 1 to len(hstr) hdgt = mid(hstr, i, 1) cix = cint(&h & hdgt) bstr = bstr & cnvarr(cix) next hextobin = bstr end function function bintodec(bstr) 'convert 8 bit binary number to decimal dim j, out as integer out = 0 for j = 1 to 8 out = out + bstr(j) * 2 ^ (j - 1) next j bintodec = out end function 结论 计算crc可以很容易地保证1-wire器件之间的通信正确，对照基于软件的crc结果和1-wire器件的硬件crc计算结果，从而保证1-wire总线通信的可靠性。
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