ModbusCRC16校验 示例代码

作者： Herman Ye @Galbot @Auromix
测试环境： Ubuntu20.04
更新日期： 2023/08/30
注1： @Auromix 是一个机器人爱好者开源组织。
注2： 本文在更新日期经过测试，确认有效。

笔者出于学习交流目的，
给出以下ModbusCRC16校验常用的四种函数以及完整示例代码：

1.计算CRC

注意： 此处在末尾进行了高低位交换，可根据需求删减代码交换高低位顺序。

/*** @brief Calculate the Modbus CRC-16 checksum for a given data vector.** This function calculates the CRC-16 checksum using the Modbus protocol* polynomial for the provided data vector.** @param data The vector of bytes for which to calculate the CRC-16 checksum.* @return The calculated CRC-16 checksum value as an unsigned short.*/
unsigned short calculateModbusCRC16(const vector<uint8_t> &data)
{int length = data.size();unsigned short CRC = 0xFFFF; // Initial valuefor (int i = 0; i < length; i++){CRC = CRC ^ data[i]; // XOR byte into the least significant byte of CRCfor (int j = 0; j < 8; j++){if (CRC & 1){CRC >>= 1;CRC ^= 0xA001;}else{CRC >>= 1;}}}// Swap the bytes of the CRC to match Modbus conventionunsigned short swappedCRC = ((CRC >> 8) & 0xFF) | ((CRC & 0xFF) << 8);return swappedCRC;
}

2.添加CRC校验位

注意： 此处进行了高低位交换，可根据需求删减代码交换高低位顺序。

/*** @brief Add Modbus CRC-16 to a data vector.* * This function calculates the Modbus CRC-16 checksum for the provided data vector* and appends the high and low bytes of the CRC to the end of the data vector.* * @param data The data vector to which the CRC will be added.*/
void addModbusCRC16(vector<uint8_t> &data)
{// Calculate the CRC-16 checksumunsigned short crc = calculateModbusCRC16(data);// Append the high byte of CRC to the data vectordata.push_back((crc >> 8) & 0xFF);// Append the low byte of CRC to the data vectordata.push_back(crc & 0xFF);
}

3.删除CRC校验位

/*** @brief Remove Modbus CRC-16 from a vector of data.* * This function takes a vector of data with Modbus CRC-16 at the end and removes* the CRC-16 bytes from the end of the vector, effectively stripping the CRC-16* checksum from the data.* * @param dataWithCRC A reference to the vector containing the data with CRC-16.* * @note This function does not perform any CRC-16 validation or calculation. It* assumes that the last two bytes of the vector represent the CRC-16 checksum* and removes them regardless of their validity.* * @warning It is the responsibility of the caller to ensure that the input vector* has a length of at least 2, as this function does not perform length checking.* If the length is less than 2, an error message is printed to the standard error* stream, and no modifications are made to the input vector.*/
void removeModbusCRC16(vector<uint8_t> &dataWithCRC) {int length = dataWithCRC.size();// Error checkif (length < 2) {cerr << "Invalid data length" << endl;return;}// Delete CRC at the enddataWithCRC.resize(length - 2);
}

4.比较CRC校验位

/*** @brief Compare Modbus CRC-16* * This function compares the CRC-16 checksum in the given data with the calculated CRC-16 checksum* of the data without the CRC bytes. If they match, it indicates that the data is intact and has not* been corrupted during transmission.* * @param dataWithCRC A vector containing the data along with the CRC-16 checksum bytes.* @return True if the calculated CRC-16 matches the original CRC-16, indicating data integrity.*         False if the data length is invalid or if the CRCs do not match.*/
bool compareModbusCRC16(const vector<uint8_t> &dataWithCRC) {int length = dataWithCRC.size();// Error checkif (length < 2) {cerr << "Invalid data length" << endl;return false;}// Get data without CRCvector<uint8_t> dataWithoutCRC(dataWithCRC.begin(), dataWithCRC.end() - 2);// Calculate CRC-16 checksumunsigned short calculatedCRC = calculateModbusCRC16(dataWithoutCRC);// Get original CRC-16 checksum from the last two bytes of the dataunsigned short originalCRC = (dataWithCRC[length - 2] << 8) | dataWithCRC[length - 1];return originalCRC == calculatedCRC;
}

5.完整示例代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
using namespace std;/*** @brief Calculate the Modbus CRC-16 checksum for a given data vector.** This function calculates the CRC-16 checksum using the Modbus protocol* polynomial for the provided data vector.** @param data The vector of bytes for which to calculate the CRC-16 checksum.* @return The calculated CRC-16 checksum value as an unsigned short.*/
unsigned short calculateModbusCRC16(const vector<uint8_t> &data)
{int length = data.size();unsigned short CRC = 0xFFFF; // Initial valuefor (int i = 0; i < length; i++){CRC = CRC ^ data[i]; // XOR byte into the least significant byte of CRCfor (int j = 0; j < 8; j++){if (CRC & 1){CRC >>= 1;CRC ^= 0xA001;}else{CRC >>= 1;}}}// Swap the bytes of the CRC to match Modbus conventionunsigned short swappedCRC = ((CRC >> 8) & 0xFF) | ((CRC & 0xFF) << 8);return swappedCRC;
}/*** @brief Add Modbus CRC-16 to a data vector.* * This function calculates the Modbus CRC-16 checksum for the provided data vector* and appends the high and low bytes of the CRC to the end of the data vector.* * @param data The data vector to which the CRC will be added.*/
void addModbusCRC16(vector<uint8_t> &data)
{// Calculate the CRC-16 checksumunsigned short crc = calculateModbusCRC16(data);// Append the high byte of CRC to the data vectordata.push_back((crc >> 8) & 0xFF);// Append the low byte of CRC to the data vectordata.push_back(crc & 0xFF);
}/*** @brief Remove Modbus CRC-16 from a vector of data.* * This function takes a vector of data with Modbus CRC-16 at the end and removes* the CRC-16 bytes from the end of the vector, effectively stripping the CRC-16* checksum from the data.* * @param dataWithCRC A reference to the vector containing the data with CRC-16.* * @note This function does not perform any CRC-16 validation or calculation. It* assumes that the last two bytes of the vector represent the CRC-16 checksum* and removes them regardless of their validity.* * @warning It is the responsibility of the caller to ensure that the input vector* has a length of at least 2, as this function does not perform length checking.* If the length is less than 2, an error message is printed to the standard error* stream, and no modifications are made to the input vector.*/
void removeModbusCRC16(vector<uint8_t> &dataWithCRC) {int length = dataWithCRC.size();// Error checkif (length < 2) {cerr << "Invalid data length" << endl;return;}// Delete CRC at the enddataWithCRC.resize(length - 2);
}/*** @brief Compare Modbus CRC-16* * This function compares the CRC-16 checksum in the given data with the calculated CRC-16 checksum* of the data without the CRC bytes. If they match, it indicates that the data is intact and has not* been corrupted during transmission.* * @param dataWithCRC A vector containing the data along with the CRC-16 checksum bytes.* @return True if the calculated CRC-16 matches the original CRC-16, indicating data integrity.*         False if the data length is invalid or if the CRCs do not match.*/
bool compareModbusCRC16(const vector<uint8_t> &dataWithCRC) {int length = dataWithCRC.size();// Error checkif (length < 2) {cerr << "Invalid data length" << endl;return false;}// Get data without CRCvector<uint8_t> dataWithoutCRC(dataWithCRC.begin(), dataWithCRC.end() - 2);// Calculate CRC-16 checksumunsigned short calculatedCRC = calculateModbusCRC16(dataWithoutCRC);// Get original CRC-16 checksum from the last two bytes of the dataunsigned short originalCRC = (dataWithCRC[length - 2] << 8) | dataWithCRC[length - 1];return originalCRC == calculatedCRC;
}int main() {// Example data 1vector<uint8_t> deviceData1 = {0x01, 0x10, 0x00, 0x02, 0x00, 0x06, 0x0C, 0x41, 0x20,0x00, 0x00, 0x42, 0xC8, 0x00, 0x00, 0x42, 0x48, 0x00, 0x00,0x84, 0xC1}; // Example CRC: 0x84, 0xC1// Print original datacout << "Original data 1: ";for (uint8_t byte : deviceData1) {cout << hex << uppercase << setw(2) << setfill('0') << (int)byte << " ";}cout << endl;bool comparedResult=compareModbusCRC16(deviceData1);if (comparedResult)cout<<"Compared result: "<<"TRUE"<<endl;elsecout<<"Compared result: "<<"FALSE"<<endl;// Example data 2cout<<endl;vector<uint8_t> deviceData2 = {0x01, 0x06, 0x00, 0x00, 0x01, 0x02, 0x02};// Example CRC: 0xDA, 0xC7cout << "Original data 2: ";for (uint8_t byte : deviceData2) {cout << hex << uppercase << setw(2) << setfill('0') << (int)byte << " ";}cout << endl;// Add CRC and print modified dataaddModbusCRC16(deviceData2);cout << "Add CRC to original data 2: ";for (uint8_t byte : deviceData2) {cout << hex << uppercase << setw(2) << setfill('0') << (int)byte << " ";}cout << endl;// Remove CRC from dataremoveModbusCRC16(deviceData2);cout << "Remove CRC from modified data 2: ";for (uint8_t byte : deviceData2) {cout << hex << uppercase << setw(2) << setfill('0') << (int)byte << " ";}cout << endl;	return 0;
}

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