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)

2020 年 11 月 27 日
筆記
B1.嵌入式基础

　　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： //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。

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~~~

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