python - Arduino 到 Raspberry crc32 检查

Question

我正在尝试通过我的 Arduino (C++) 的串行 USB 接口(interface)将消息发送到 Raspberry Pi (Python)。

在 Arduino 方面，我定义了一个结构，然后将其复制到一个 char[] 中。该结构的最后一部分包含我想使用 CRC32 计算的校验和。我将结构复制到临时字符数组 -4 字节中以去除校验和字段。然后使用临时数组计算校验和，并将结果添加到结构中。然后将该结构复制到 byteMsg 中，后者通过串行连接发送。

在覆盆子端我做相反的事情，我收到字节串并计算消息的校验和 - 4 字节。然后解压字节串并比较接收到的和计算出的校验和，但不幸的是，这失败了。

为了调试，我比较了 python 和 arduino 上的 crc32 检查字符串“Hello World”，它们生成了相同的校验和，所以库似乎没有问题。树莓派还能够很好地解码消息的其余部分，因此将数据解包到变量中似乎也可以。

如有任何帮助，我们将不胜感激。

Python 代码:

   def unpackMessage(self, message):
        """ Processes a received byte string from the arduino """

        # Unpack the received message into struct
        (messageID, acknowledgeID, module, commandType,
         data, recvChecksum) = struct.unpack('<LLBBLL', message)

        # Calculate the checksum of the recv message minus the last 4
        # bytes that contain the sent checksum
        calcChecksum = crc32(message[:-4])
        if recvChecksum == calcChecksum:
            print "Checksum checks out"

Aruino crc32 库取自 http://excamera.com/sphinx/article-crc.html

crc32.h

#include <avr/pgmspace.h>

static PROGMEM prog_uint32_t crc_table[16] = {
    0x00000000, 0x1db71064, 0x3b6e20c8, 0x26d930ac,
    0x76dc4190, 0x6b6b51f4, 0x4db26158, 0x5005713c,
    0xedb88320, 0xf00f9344, 0xd6d6a3e8, 0xcb61b38c,
    0x9b64c2b0, 0x86d3d2d4, 0xa00ae278, 0xbdbdf21c
};

unsigned long crc_update(unsigned long crc, byte data)
{
    byte tbl_idx;
    tbl_idx = crc ^ (data >> (0 * 4));
    crc = pgm_read_dword_near(crc_table + (tbl_idx & 0x0f)) ^ (crc >> 4);
    tbl_idx = crc ^ (data >> (1 * 4));
    crc = pgm_read_dword_near(crc_table + (tbl_idx & 0x0f)) ^ (crc >> 4);
    return crc;
}

unsigned long crc_string(char *s)
{
  unsigned long crc = ~0L;
  while (*s)
    crc = crc_update(crc, *s++);
  crc = ~crc;
  return crc;
}

主要的 Arduino 草图

struct message_t {
    unsigned long messageID;
    unsigned long acknowledgeID;
    byte module;
    byte commandType;
    unsigned long data;
    unsigned long checksum;
};

void sendMessage(message_t &msg)
{
    // Set the messageID
    msg.messageID = 10;
    msg.checksum = 0;

    // Copy the message minus the checksum into a char*
    // Then perform the checksum on the message and copy
    // the full msg into byteMsg
    char byteMsgForCrc32[sizeof(msg)-4];
    memcpy(byteMsgForCrc32, &msg, sizeof(msg)-4);
    msg.checksum = crc_string(byteMsgForCrc32);

    char byteMsg[sizeof(msg)];
    memcpy(byteMsg, &msg, sizeof(msg));

    Serial.write(byteMsg, sizeof(byteMsg));

void loop() {
    message_t msg;
    msg.module = 0x31;
    msg.commandType = 0x64;
    msg.acknowledgeID = 0;
    msg.data = 10;

    sendMessage(msg);

亲切的问候， 蒂岑

Answer 1

您正在犯经典的结构到网络/串行/插入通信层错误。结构具有隐藏的填充，以便将成员对齐到合适的内存边界。这不能保证在不同的计算机上是相同的，更不用说不同的 CPU/微 Controller 了。

以这个结构为例:

struct Byte_Int
{
     int x;
     char y;
     int z;
}

现在，在基本的 32 位 x86 CPU 上，您有一个 4 字节的内存边界。这意味着根据变量的类型，变量对齐到 4 个字节、2 个字节或根本不对齐。该示例在内存中看起来像这样:字节 0、1、2、3 上的 int x，字节 4 上的 char y，字节 8、9、10、11 上的 int z。为什么不使用第二行的三个字节呢？因为那时内存 Controller 必须进行两次提取才能获得一个数字! Controller 一次只能读取一行。因此，结构(和所有其他类型的数据)具有隐藏的填充，以使变量在内存中对齐。示例结构的 sizeof() 为 12，而不是 9!

现在，这与您的问题有什么关系？您正在 memcpy() 将结构直接放入缓冲区，包括填充。另一端的计算机不知道此填充并误解了数据。你需要一个序列化函数，它获取你的结构的成员并将它们一次一个地传递到缓冲区中，这样你就失去了填充并最终得到这样的东西: [0,1,2,3: 整数 x][4: 字符 y][5,6,7,8: 整数 z]。全部作为一个冗长的字节数组/字符串，可以使用 Serial() 安全地发送。当然，在另一端，您必须将此字符串解析为可理解的数据。只要您提供正确的格式字符串，Python 的 unpack() 就会为您完成这项工作。

最后，Arduino 上的 int 是 16 位长。一台pc上一般4个!因此，请小心组装您的解压格式字符串。