Modbus协议使用的CRC（循环冗余校验）是一种用于确保数据通信完整性和准确性的差错检测方法。在Modbus RTU通信中，CRC校验过程清晰明确，且被广泛应用于工业通信场景。

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一、Modbus协议的CRC校验流程

（一）CRC计算步骤

Modbus RTU模式中的CRC校验采用16位CRC（CRC-16）算法，常用多项式为：

$$x^{16}+x^{15}+x^2+1$$

具体计算流程如下：

1. 初始化CRC寄存器
   CRC寄存器通常初始化为0xFFFF。

2. 逐字节处理数据帧
   依次取出数据帧中的每个字节，进行以下处理：

   • 将CRC寄存器与字节做异或（XOR）运算
     将取出的数据字节与CRC寄存器低8位进行异或运算，结果存入CRC寄存器。

   • 逐位移位并检查
     对CRC寄存器执行以下过程8次（对应字节中的8位）：

     1. 检查CRC寄存器的最低位（LSB）：

        • 若LSB = 1，则CRC寄存器右移一位后，与预定义的多项式值0xA001进行异或运算；
        • 若LSB = 0，则仅将CRC寄存器右移一位，无需异或。

3. 重复上述步骤
   重复上述第2步，直至数据帧中所有字节处理完成。

4. 最终CRC值
   完成所有字节处理后，CRC寄存器中的16位数即为CRC校验码，低8位在前，高8位在后。

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（二）CRC校验码添加方式

CRC校验结果采用“低字节先传，高字节后传”的方式附加到数据帧末尾：

例如：

地址	功能码	数据1	数据2	CRC低字节	CRC高字节
0x01	0x03	0x00	0x02	0xC4	0x0B

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（三）接收方的CRC验证过程

接收方收到数据后：

1. 将接收到的数据（不含CRC本身）进行CRC计算。

2. 计算得到的CRC值与数据帧附加的CRC进行比较：

   • 若相同，表示数据有效；
   • 若不同，表明传输中出现错误，需要丢弃数据或请求重发。

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二、CRC校验流程举例（示例数据）

假设需要发送的数据为：

01 03 00 64 00 02

CRC计算（十六进制）：

• 初始CRC寄存器值：0xFFFF

• 逐字节处理数据（0x01、0x03、0x00、0x64、0x00、0x02），最终得到CRC校验结果：

  CRC低字节 = 0x85
  CRC高字节 = 0xDB
  

完整发送数据帧为：

01 03 00 64 00 02 85 DB

接收方验证时，如计算CRC与帧中CRC一致，数据即为有效。

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三、CRC校验的优势

Modbus RTU协议选择CRC校验的原因有以下显著优势：

1. 高效的错误检测能力

• CRC对常见的单比特错误、多比特连续错误和突发性错误具有极高的检测能力；
• 能有效降低错误数据被误判为有效数据的概率。

2. 简单性与快速性

• 算法实现简洁，无需复杂计算和处理；
• 易于硬件（单片机、PLC）和软件快速实现，运行速度快，处理效率高。

3. 对数据帧长度无限制

• CRC校验适用于任意长度的数据帧，灵活性极高；
• 适合工业通信中数据包长度不固定的需求。

4. 适用于恶劣环境

• 能很好地检测噪声干扰、传输线故障引起的数据错误；
• 非常适合工业现场中高干扰环境下的数据通信。

5. 成熟且广泛的应用实践

• CRC-16广泛应用于Modbus协议、CAN协议等工业通信领域；
• 拥有成熟的实现方案和大量实际验证，可靠性被充分验证。

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