摘要：
附录一：CRC 校验计算方式 1、CRC16 校验码的计算 (1) 预置 1 个 16 位的寄存器为10六进制 FFFF（即全为 1）；称此寄存器为 CRC 寄... 附录一：CRC 校验计算方式
1、CRC16 校验码的计算
(1) 预置 1 个 16 位的寄存器为10六进制 FFFF（即全为 1）；称此寄存器为 CRC 寄存器；
(2) 把第一个 8 位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与 16 位的 CRC 寄存器的低8 位相异或，把结果放于 CRC 寄存器；
(3) 把 CRC 寄存器的内容右移一位（朝低位）用 0 填补最高位，并检查右移后的移出位；
(4) 如果移出位为 0：重复第 3 步（再次右移一位）;如果移出位为 1：CRC 寄存器与多项式 A001（1010 0000 0000 0001）进行异或；
(5) 重复步骤 3 和 4，直到右移 8 次，这样整个 8 位数据全部进行了处理；
(6) 重复步骤 2 到步骤 5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；
(7) 将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的 16 位 CRC 寄存器的高、低字节进行交换；
(8) 最后得到的 CRC 寄存器内容即为 CRC16 码。(注意得到的 CRC 码即为低前高后顺序)
附录二：通道数据转换
1、数据转换步骤
在进行各通道数据解析时，应按以下步骤进行报文解析：
（1）按“第二章->第一部分 通讯流程”要求接收监测设备的通讯报文。
（2）解析报文 ID 号，确定设备点位。
（3）按照《出厂配置表》找到各参数的数据传输通道，出厂配置表在出厂资料里。
（4）按各通道数据配置要求进行数据计算，得到测量值。
2、数据转换示例
（1）数据为正数
传输的数据为正数情况下，先将数据按格式转换为 16 进制整数，例如通道16表示水深，16进制编码为“00 00 09 17”，换算成二进制为“000000000000 100100010111”,其二进制的第一位为“0”,所以它的值为正数，此时则可以用 1 中的的方法换算出10进制值“2327”,最后将它除以 1000 后得到最终结果“2.327”。
（2）数据为负数
负数传输方式为二进制补码，如通道1表示温度，十六进制编码为“FF FF FF 4A”, 换算成二进制“111111111111111111111111 01001010” ,其二进制的第一位为“1”,所以它的值为负数。 其具体换算步骤如下：
(1)将其二进制的的第一位替换为“0” 得到：“011111111111111111111111 01001010”
(2)后 31 位取反后得到：“000000000000000000000000 10110101”
(3)加上“1”后得到：“000000000000000000000000 10110110”
(4)按照 1 中的正数表示方法得到10进制值“182”
(5)因为是负值所以为“-182”
(6)结果除以 10，最终结果为“-18.2”
所以：00 00 09 17 →2.327m
FF FF FF 4A → -18.2℃
CRC-16/MODBUS的多项式为：x16+x15+x2+1（8005），宽度为16。运算时，首先将一个16位的寄存器预置为11111111 11111111，然后连续把数据帧中的每个字节中的8位与该寄存器的当前值进行运算。仅仅每个字节的8位数据位参与生成CRC。
在生成CRC时，每个字节的8位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位位移，高位则用0补充，最低位（LSB）移出并检测，如果是1，该寄存器就与一个预设的固定值（0A001H）进行一次异或运算，如果低位为0，不作任何处理。
上述处理重复进行，直到执行完了8次位移操作，当最后一位移完以后，下一个8位字节与寄存器当前的值进行异或运算，同样进行上述的另一轮8次位移异或才做，当数据帧中的所有字节都做了处理，生成最终值就是CRC值。
生成CRC的流程为：
1. 预置一个16位寄存器位FFFFH，称之为CRC寄存器。
2. 把数据帧中第一个字节的8位与CRC寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回CRC寄存器。
3. 将CRC寄存器向右移1位，最高位以0填充，最低位移出并监测。
4. 如果最低位为0：重复第3步（下一次移位），如果最低位为1：将CRC寄存器与一个预设的固定值（0A001H）进行异或运算。
5. 重复第3步和第4步直到8次位移，这样就处理完了一个完整的8位。
6. 重复第2步到第5步来处理下一个字节，知道处理完校验位前所有的数据。
7. 最终CRC寄存器得值就是CRC的值。
package com.tehn.utils;
import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
/**
* @author <a herf="mailto:yanwu0527@163.com">yanwu</a>
* @date 2019-08-26 14:22.
* <p>
* description:
* 本方法使用CRC-16/MODBUS算法
*/
@SuppressWarnings("all")
public class Crc16Util {
private static final Integer ONE = 1;
private static final Integer TWO = 2;
private static final Integer HEX = 16;
private static final String NUL = "";
private static final String SPACE = " ";
private static final String ASCII = "US-ASCII";
/**
* 根据报文byte数组，获取CRC-16 16进制字符串<p>
* 48 4C 01 00 01 00 00 05 00 00 >> 0xE647
*
* @param data 报文数组
* @return CRC值（16进制）
*/
public static String getCrc16HexStr(String data) {
return crcToHexStr(getCrc16(data));
}
/**
* 根据报文byte数组，获取CRC-16 int值<p>
* 48 4C 01 00 01 00 00 05 00 00 >> 58951
*
* @param data 报文数组
* @return CRC值（10进制）
*/
public static int getCrc16(String data) {
if (StringUtils.isBlank(data)) {
// ----- 校验：报文字符串不能为空，否则抛异常
throw new RuntimeException("The string cannot be empty!");
}
return getCrc16(hexStrToByteArr(data));
}
/**
* 根据报文byte数组，获取CRC-16 16进制字符串<p>
* {0x48, 0x4C, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00} >> 0xE647
*
* @param data 报文数组
* @return CRC值（16进制）
*/
public static String getCrc16HexStr(byte[] data) {
return crcToHexStr(getCrc16(data));
}
/**
* 根据报文byte数组，获取CRC-16 int值<p>
* {0x48, 0x4C, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00} >> 58951
*
* @param data 报文数组
* @return CRC值（10进制）
*/
public static int getCrc16(byte[] data) {
if (data.length == 0) {
// ----- 校验：报文数组不能为空，否则抛异常
throw new RuntimeException("The array cannot be empty!");
}
// ----- 预置一个CRC寄存器，初始值为0xFFFF
int crc = 0xFFFF;
byte byteLen;
boolean flag;
for (byte item : data) {
// ----- 循环，将每数据帧中的每个字节与CRC寄存器中的低字节进行异或运算
crc ^= ((int) item & 0x00FF);
byteLen = 8;
while (byteLen > 0) {
// ----- 判断寄存器最后一位是 1\0：[true: 1; false: 0]
flag = (crc & ONE) == ONE;
// ----- 将寄存器右移1位，最高位自动补0
crc >>= 1;
if (flag) {
// ----- 如果右移出来的位是 1：将寄存器与固定值 0xA001 异或运算
// ----- 如果右移出来的位是 0：不做处理，进行下一次右移
// ----- 直到处理完整个字节的8位
crc ^= 0xA001;
}
byteLen--;
}
}
// ----- 最终寄存器得值就是CRC的值，返回
return crc;
}
/**
* 将16进制字符串转换为16进制Byte数组<p>
* 48 4C 01 00 01 00 00 05 00 00 >> {0x48, 0x4C, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00}
*
* @param str 报文字符串
* @return 报文数组
*/
private static byte[] hexStrToByteArr(String str) {
str = str.replaceAll(SPACE, NUL);
int strLen = str.length();
if ((strLen & ONE) == ONE) {
// ----- 报文字符串必须是以一个字节为单位（两位为一个字节），所以当去除所有空格后的报文长度为单数时说明报文错误
throw new RuntimeException("Incorrect message format!");
}
byte[] result = new byte[strLen / TWO];
// ----- 两位一个字节
for (int i = 0; i < strLen; i += TWO) {
String temp = str.substring(i, i + TWO);
result[i / TWO] = (byte) Integer.parseInt(temp, HEX);
}
return result;
}
/**
* 将CRC-16值转换成16进制字符串，且保持最小长度为4位<p>
* 58951 >> E647
*
* @param data CRC值（10进制）
* @return CRC值（16进制）
*/
private static String crcToHexStr(int data) {
String crcStr = Integer.toHexString(data).toUpperCase();
int size = 4 - crcStr.length();
StringBuilder builder = new StringBuilder();
// ---- 长度不够 4 位高位自动补0
while (size > 0) {
builder.append("0");
size--;
}
return builder.append(crcStr).toString();
}
/**
* 输出16进制与长度, 提供给 C++ CRC校验方法 测试 代码使用
*
* @param str 16进制字符串
*/
private static void printHexStr(String str) {
String[] split = str.split(SPACE);
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append(" unsigned char arr[] = {");
for (int i = 0; i < split.length; i++) {
builder.append("0x").append(split[i]);
if (i < split.length - 1) {
builder.append(", ");
}
}
builder.append("};");
System.out.println(builder.toString());
System.out.println(" int len = " + split.length + ";");
}
/**
* 测试CRC获取
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = "48 4C 01 00 01 00 00 05 00 00";
// ----- 输出16进制数组给 C++ 测试使用
Crc16Util.printHexStr(str);
// ----- 获取CRC-16的值
System.out.println("crc16 int is: " + Crc16Util.getCrc16(str));
System.out.println("crc16 hex is: " + Crc16Util.getCrc16HexStr(str));
// ----- 与 http://www.ip33.com/crc.html 进行结果验证
check();
}
private static void check() {
char[] chars = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};
// ----- 校验的次数
int size = Integer.MAX_VALUE;
int len = 0, min = 10, max = 500;
StringBuilder thisData = new StringBuilder();
StringBuilder httpData = new StringBuilder();
while (size > 0) {
thisData.delete(0, thisData.length());
httpData.delete(0, httpData.length());
len = RandomUtils.nextInt(min, max);
while (len > 0) {
char h = chars[RandomUtils.nextInt(0, 16)];
char l = chars[RandomUtils.nextInt(0, 16)];
httpData.append(h).append(l);
thisData.append(h).append(l);
if (len != 1) {
httpData.append("+");
thisData.append(SPACE);
}
len--;
}
String thisCrc = getCrc16HexStr(thisData.toString());
String httpCrc = getCrcByUrl(httpData.toString());
System.out.println("this: " + thisCrc + " -> " + thisData.toString());
System.out.println("http: " + httpCrc + " -> " + httpData.toString());
if (!thisCrc.equals(httpCrc)) {
throw new RuntimeException("ERROR!!!");
}
size--;
}
}
public static String getCrcByUrl(String data) {
BufferedReader in = null;
String result = "";
try {
String path = "http://api.ip33.com/crc/c?width=16&poly=8005&init=FFFF&xor=0000&refin=true&refout=true&data=" + data;
URL realUrl = new URL(path);
URLConnection connection = realUrl.openConnection();
connection.setRequestProperty("accept", "*/*");
connection.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
connection.setRequestProperty("user-agent", "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1;SV1)");
connection.connect();
in = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream(), "UTF-8"));
String line;
while ((line = in.readLine()) != null) {
result += line;
}
System.out.println("responce -> " + result);
int index = result.indexOf("\"hex\": \"") + 8;
return result.substring(index, index + 4);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (in != null) {
in.close();
}
} catch (Exception e2) {
e2.printStackTrace();
}
}
return null;
}
}
