痞子衡嵌入式:一次利用IAR自带CRC完整性校验功能的实践(为KBOOT加BCA)


  大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家分享的是利用IAR自带CRC完整性校验功能的一次实践(为KBOOT加BCA)

  痞子衡之前写过两篇关于IAR中自带CRC校验功能的文章 《在IAR开发环境下为工程开启CRC完整性校验功能的方法》《探析开启CRC完整性校验的IAR工程生成.out和.bin文件先后顺序》,算是把这个功能细节介绍得比较清楚了,但是俗话说得好,理论懂得再多,不能用于实践那等于没学。今天痞子衡就利用这个功能来解决一个实际需求:

一、KBOOT中BCA填入CRC校验需求

  说起这个需求,记得那是2014年的第一场雪,那时候痞子衡正在飞思卡尔软件组参与Kinetis Bootloader项目(简称KBOOT)的研发,痞子衡为这个项目写过一些文章,详见 《飞思卡尔Kinetis系列MCU开发那些事》 里的启动篇系列,Kinetis是飞思卡尔当时主推的Cortex-M微控制器,KBOOT就是为Kinetis设计的全功能Bootloader,这可能是嵌入式世界里第一个精心设计的通用架构Bootloader。这个Bootloader包含一个用户配置功能(BCA),简单说就是在用户Application的偏移0x3c0 - 0x3ff这16个word存放一些Bootloader配置,当Bootloader运行时会先尝试从Application区域读出这16个word,获取用户配置(超时时间、外设类型、id、速度选项等),然后根据用户配置再去启动或升级用户Application。

  CRC完整性校验功能占据了BCA里的12个byte,是一个很重要的Bootloader特性,其完整功能详见 《KBOOT特性(完整性检测)》,今天痞子衡要说的需求就是直接在Application工程编译时生成包含正确CRC相关参数的BCA,而不是像以前那样在最终binary文件里二次编辑添加。

  我们以MK64FN1M这颗芯片为例,下载它的软件包,软件包里有KBOOT及其示例Application,找到 \SDK_2.8.2_FRDM-K64F\boards\frdmk64f\bootloader_examples\demo_apps\led_demo_freedom_a000\iar 下的Application工程,工程源文件 startup_MK64F12.s 里定义了__bootloaderConfigurationArea,但是CRC区域是全0xFF(即没有使能),编译生成的bin文件里CRC区域也是全0xFF,我们要做的就是填入正确的CRC。

二、开始动手实践

2.1 确定匹配的CRC算法参数设置

  在KBOOT用户手册里可以找到其CRC具体算法,它使用的是比较主流的CRC32-MPEG2分支,具体参数如下表所示:

  为了方便核对结果,痞子衡找了一个在线CRC计算的网站,利用这个网站,设置与KBOOT一致的CRC参数(下图红色框内),然后我们选取led_demo_freedom_a000.bin的前16个字节(下图蓝色框内)作为测试数据输入,点击Calculate CRC按钮生成结果0x8D96BDF0(下图紫色框内)。

在线网站: http://www.sunshine2k.de/coding/javascript/crc/crc_js.html

  我们现在回到led_demo_freedom_a000工程,在Linker/Checksum下,使能CRC功能,为了与上述测试一致,CRC计算范围设为 0xa000 - 0xa00f(因为程序起始链接地址是0xa000,所以也就是最终.bin里的前16个字节)。查阅IAR development手册,做了如下CRC算法参数设置,编译工程得到结果也是0x8D96BDF0,因此CRC设置是匹配的。

2.2 填充BCA的首次尝试

  确认了CRC设置,现在就是修改源代码了,在BCA的CRC区域里将初始的0xFF值全部更换为真实的CRC设置值__checksum、__checksum_begin、__checksum_end,代码简单修改如下。重编工程后查看.bin文件,发现起止范围两个参数是对的,但是CRC校验值并不对,填成了0x0000a7fc,查看map文件得知这是__checksum的链接地址,并不是__checksum的值。想想也是,CRC校验值是链接生成bin后才计算的,但源文件是在链接前编译的,不可能在编译时得到链接后的结果。

  • Note: 上图中有笔误,左边汇编代码第306行应更改为(__checksum_end - __checksum_begin + 1),因为这是crcByteCount,下同。

2.3 填充BCA的最终方案

  首次尝试失败,事情远没有想象得那么简单,我们需要在工程链接文件上动心思,要直接把__checksum链接到BCA里的具体偏移位置。因此startup_MK64F12.s 里__bootloaderConfigurationArea从crcExpectedValue及其之后全部去掉,并且__FlashConfig也实际不需要(仅对于链接在0地址才有效,这是Kinetis特性)。

  然后我们需要重新在main.c里定义一个bca常量数组,把除crcExpectedValue之外缺失的BCA数据全部放进去。

const uint32_t bca[16] @ ".bca_left" = {0x1388ffff, 0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff,
                                        0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff,
                                        0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff,
                                        0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff, 0xffffffff};

  最后我们需要修改链接文件MK64FN1M0xxx12_application_0xA000.icf如下:

//place at address mem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec, readonly section .noinit };
//place in FLASH_region { block ApplicationFlash };
place at address mem:__ICFEDIT_intvec_start__ { readonly section .intvec };
place at address mem:0xa3cc { ro section .checksum };
place at address mem:0xa3d0 { ro section .bca_left };
place in FLASH_region { readonly section .noinit, block ApplicationFlash };

  经过这么一番操作,让我们重新编译工程再看bin里结果,哈哈,这次BCA果然是正确的CRC校验值了(这次值是0xf62ce2b6,发生了变化,因为源代码的改动,bin前16个字节内容也相应变化了),大功告成。底下的事情就简单了,在CRC设置界面里调整想要的CRC计算范围即可。

  至此,利用IAR自带CRC完整性校验功能的一次实践(为KBOOT加BCA)痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

欢迎订阅

文章会同时发布到我的 博客园主页CSDN主页知乎主页微信公众号 平台上。

微信搜索"痞子衡嵌入式"或者扫描下面二维码,就可以在手机上第一时间看了哦。

posted @ 2020-11-27 22:40  痞子衡  阅读(103)  评论(0编辑  收藏