【嵌入式 | 数据校验】BBC校验（异或校验）

文章目录

- 一、BCC校验介绍
- 二、工作原理
- 三、BCC校验的优缺点
- 四、适用场景
- 五、示例

一、BCC校验介绍

BCC (Block Check Character)是一种数据校验方法，通常用于检测和校验数据传输中的错误。其核心是将一个数据块里的所有字节按位异或（XOR），从而生成一个检验字符。若这个检验字符与实际计算得到的不符，就表示数据传输中可能发生了错误。因检验字符是将所有字节异或得出，故也称为异或校验。

什么是异或运算？异或运算（XOR）是一种基本的逻辑运算，它对二进制位进行操作。其基本规则是如果两个二进制位不同，结果为1。如果两个二进制位相同，结果为0，简单总结：同为0，异为1。

以下是真值表，该表展示了所有可能的输入（A和B）以及相对应的输出（A XOR B）：

A	B	A XOR B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

例如00001010和00001100进行异或运算
在这里插入图片描述

二、工作原理

数据分块：
待传输的数据被分成多个块，每个块由若干个字节组成。

按位异或计算：
对该数据块中所有字节进行按位异或运算，得到一个校验字节。将计算得到的校验字节附加到该数据块的末尾。

数据传输：
将附加有校验字节的数据块进行传输。

数据校验：
在接收端，对接收到的数据块重新进行按位异或运算，得到一个校验字节。比较接收到的校验字节和计算得到的校验字节。如果相等，则说明该数据块在传输过程中没有发生错误；否则，就表示可能存在传输错误。

三、BCC校验的优缺点

BCC校验 (异或校验) 作为一种简单且高效的错误检测方法，有着自身的优缺点，适用于不同的应用场景。以下是对异或校验的详细优缺点分析：

优点

计算简单高效：异或运算是最基本的逻辑操作之一，计算速度非常快，并且在硬件上也能高效实现。特别适用于需要高效实时校验的场景。

实现成本低：由于异或运算的简单性，使用它进行校验的实现成本非常低，适合资源受限的环境，如嵌入式系统。

单比特错误检测：异或校验能够检测单比特错误，即数据传输或存储过程中由于某个比特的翻转导致的错误。

轻量级：相对于复杂的校验方式，如循环冗余校验(CRC)和哈希校验，异或校验所需的额外存储空间和计算资源非常少。因此，非常适合对资源占用有严格要求的应用场景。

缺点

有限的错误检测能力：异或校验只能可靠地检测单比特错误和奇数位数的比特错误，但对于多个比特同时出现错误(即多比特错误)，尤其是偶数位的比特错误，异或校验可能无法检测到。例如：假设有两个字节A = 11001100和B = 10101010，无论哪两个位置同时发生错误，异或结果可能保持不变，导致无法检测到错误。

无法定位错误：异或校验只能检测到是否发生错误，但无法确定错误的具体位置。因此，虽然能发现数据损坏，但无法直接纠正错误。

不适用于高可靠性要求的场景：对于数据可靠性要求非常高的场合，如金融数据传输、关键性医疗设备数据等，异或校验的检测能力不足，通常需要更复杂的校验算法，如CRC（循环冗余校验），哈希函数或甚至更高级的数据完整性保护机制。

四、适用场景

鉴于其优缺点，异或校验适用于以下场景：

资源受限的嵌入式系统：嵌入式系统中资源有限，使用复杂的校验算法可能带来额外的计算负担，异或校验则因其简洁性成为一种理想选择。
实时数据流传输：在实时传输中，快速、低延迟的校验方法可以减少传输延迟。
非关键数据传输：在数据错误可容忍范围内，使用异或校验可以达到良好的效果，并且不会带来过多的计算资源消耗。适用于大多数要求不高的数据通讯，例如IC卡接口通讯，很多基于串口的通讯都用这种既简单又相当准确的方法。

五、示例

main.c源码

#include <stdio.h>/*** funBccCreate: 异或校验，计算校验码* @p[IN]: 字符串指针* @len[IN]: 字符串长度* @bcc[OUT]: bcc校验码* return: 0 成功 , -1 失败*/
int funBccCreate(unsigned char *p, unsigned int len, unsigned char *bcc)
{   if((NULL == p) || (0 == len) || (NULL == bcc)){return -1;}*bcc = 0;for(; len > 0; len--){*bcc^=*p++;}return 0;
}int main(int argc, char *argv[])
{unsigned char checksum = 0;unsigned char data[] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90};unsigned int length = sizeof(data) / sizeof(data[0]);int ret = funBccCreate(data, length, &checksum);if(0 == ret){printf("Computed BCC Checksum: 0x%02X\n", checksum);}else{perror("funBccCreate err :");}return 0;
}