news 2026/1/25 10:18:22

C++:实现BCC校验计算(附带源码)

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
C++:实现BCC校验计算(附带源码)

一、项目背景详细介绍

在底层通信、嵌入式开发以及工业控制领域中,数据可靠性是一个永恒的主题。

在以下典型场景中:

  • 串口通信(UART / RS232 / RS485)

  • 工业总线(Modbus / 自定义协议)

  • 传感器数据采集

  • MCU ↔ 上位机通信

  • 简单网络协议或私有协议

开发者往往需要一种:

  • 实现简单

  • 计算速度快

  • 占用资源极低

的数据校验方式,用于检测数据在传输过程中是否发生错误。

在这类场景下,复杂的 CRC 或加密校验并非总是必要,
BCC 校验(Block Check Character)因其极高的性价比,被广泛使用。

BCC 的核心思想非常简单:

对数据块中所有字节进行按位异或(XOR)运算,得到一个校验字节

尽管简单,但它在短数据帧、低干扰环境中非常有效。

本项目目标是:

使用 C++ 从零实现 BCC 校验计算,并完整讲清其原理、实现与使用方式


二、项目需求详细介绍

2.1 功能需求

  1. 实现BCC 校验值计算

  2. 支持:

    • 字节数组

    • 字符串数据

  3. 支持:

    • 校验值生成

    • 校验值验证

  4. 适合嵌入式 / 上位机场景


2.2 技术要求

  • 编程语言:C++

  • 不依赖第三方库

  • 使用最基础的位运算

  • 时间复杂度:O(n)

  • 空间复杂度:O(1)


2.3 设计要求

  • 面向教学、博客输出

  • 所有代码集中在一个代码块

  • 使用注释模拟文件结构

  • 代码逻辑直观、注释详细

  • 可直接移植到嵌入式环境


三、相关技术详细介绍

3.1 什么是 BCC 校验

BCC(Block Check Character)是一种:

  • 基于异或运算(XOR)

  • 用于检测数据传输错误

  • 极其轻量级的校验方法

BCC 的基本定义

假设数据块为:

D0, D1, D2, ..., Dn

则 BCC 校验值为:

BCC = D0 ^ D1 ^ D2 ^ ... ^ Dn


3.2 为什么使用异或(XOR)

异或运算具有以下关键特性:

  1. 相同为 0,不同为 1

  2. 可逆性强

  3. 满足交换律和结合律

A ^ A = 0 A ^ 0 = A A ^ B ^ A = B

正是这些特性,使得 XOR 非常适合用于简单校验。


3.3 BCC 的优缺点分析

优点

  • 实现极其简单

  • 运算速度快

  • 占用内存极小

  • 适合低性能设备

缺点

  • 无法检测所有错误

  • 对某些位翻转组合不敏感

  • 校验能力弱于 CRC


3.4 BCC 的典型应用场景

  • 自定义串口通信协议

  • 工业控制私有协议

  • 简单帧结构校验

  • MCU 与 PC 通信

  • 低功耗、低速链路


四、实现思路详细介绍

4.1 BCC 计算的核心流程

  1. 初始化校验值为 0

  2. 遍历数据块中的每一个字节

  3. 对当前字节与校验值进行 XOR

  4. 得到最终 BCC 校验值


4.2 校验验证思路

验证方式通常有两种:

方式一:重新计算对比

  • 接收数据

  • 重新计算 BCC

  • 与接收到的 BCC 比较

方式二:全帧异或法(常见于协议)

D0 ^ D1 ^ ... ^ Dn ^ BCC == 0


4.3 数据类型设计

  • 使用uint8_t表示字节

  • 支持std::vector<uint8_t>

  • 支持字符串(按字节处理)


五、完整实现代码

/**************************************************** * 文件名:BCCChecksum.cpp * 描述:C++ 实现 BCC 校验计算 ****************************************************/ #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <cstdint> using namespace std; /**************************************************** * 计算 BCC 校验值(字节数组) ****************************************************/ uint8_t calcBCC(const vector<uint8_t>& data) { uint8_t bcc = 0; for (uint8_t byte : data) { bcc ^= byte; } return bcc; } /**************************************************** * 计算 BCC 校验值(字符串) ****************************************************/ uint8_t calcBCC(const string& data) { uint8_t bcc = 0; for (unsigned char ch : data) { bcc ^= ch; } return bcc; } /**************************************************** * 校验 BCC 是否正确(方式一:重新计算) ****************************************************/ bool verifyBCC(const vector<uint8_t>& data, uint8_t recvBCC) { return calcBCC(data) == recvBCC; } /**************************************************** * 校验 BCC 是否正确(方式二:全帧异或) ****************************************************/ bool verifyBCCWithFrame(const vector<uint8_t>& frame) { uint8_t result = 0; for (uint8_t byte : frame) { result ^= byte; } return result == 0; } /**************************************************** * 测试示例 ****************************************************/ int main() { vector<uint8_t> data = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; uint8_t bcc = calcBCC(data); cout << "BCC 校验值: 0x" << hex << (int)bcc << endl; if (verifyBCC(data, bcc)) { cout << "BCC 校验通过(方式一)" << endl; } // 模拟完整数据帧:数据 + BCC vector<uint8_t> frame = data; frame.push_back(bcc); if (verifyBCCWithFrame(frame)) { cout << "BCC 校验通过(方式二)" << endl; } // 字符串示例 string text = "HELLO"; uint8_t strBCC = calcBCC(text); cout << "字符串 BCC 校验值: 0x" << hex << (int)strBCC << endl; return 0; }

六、代码详细解读(仅解读方法作用)

  • calcBCC(vector<uint8_t>):计算字节数组的 BCC 校验值

  • calcBCC(string):按字节计算字符串的 BCC 校验值

  • verifyBCC:通过重新计算方式验证 BCC

  • verifyBCCWithFrame:使用全帧异或方式验证 BCC

  • main:演示 BCC 生成与校验流程


七、项目详细总结

通过该项目,你已经系统掌握:

  • BCC 校验的数学原理

  • XOR 运算在校验中的作用

  • BCC 的两种常见校验方式

  • C++ 中字节级数据处理方式

  • 通信协议中校验字段的设计思路

这是从:

位运算基础 → 通信协议实现 → 工程实践

的一个非常重要的实战节点。


八、项目常见问题及解答

Q1:BCC 能替代 CRC 吗?
A:不能,BCC 适合简单场景,CRC 校验能力更强。

Q2:BCC 能检测哪些错误?
A:能检测奇数个比特翻转,但无法检测所有错误模式。

Q3:BCC 一定是 1 个字节吗?
A:常见是 1 字节,也可扩展为多字节 XOR。


九、扩展方向与性能优化

  1. 结合帧头 / 帧尾的完整协议设计

  2. 与 CRC8 / CRC16 对比分析

  3. 用于串口通信实战项目

  4. 移植到 MCU(无 STL)

  5. 设计通用校验接口(策略模式)

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