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如何在 IAR和 KEIL中计算 CRC值

前言

市面上越来越多的产品对其使用提出了安全要求,如何避免使用过程中对操作者带来危险,或者降低这种危险发生的概率,这都是产品安全性需要考虑的。鉴于此,相关产品需要通过相关行业的安全认证才能生产上市。针对CLASSB以及SIL认证,ST分别提供了对应的软件库以及应用手册来帮助客户开发有安全认证需求的产品。

我们在支持客户的过程中,发现客户经常在Flash校验这一块碰到问题。这里整理了遇到的常见问题,并基于IAR,KEIL这两种IDE介绍如何配置FLASH的CRC计算方法。

Flash自检的流程

Flash的自检一般分为启动时自检和程序运行时自检两个阶段。不管是哪种自检,其思路都是:

在程序编译完成后,计算整个程序的CRC值,然后将这个CRC值添加到可执行文件末尾,再将带有CRC校验值的可执行文件烧录到MCU中。程序启动后,由程序中的自检代码重新根据当前Flash内容(不包括预存的CRC校验值)计算一次CRC值,再与之前预先计算并烧录到Flash中的CRC校验值进行比较,如果一致就通过检测。

这两个自检阶段的区别就是:

程序启动自检是一次性对整个实际Flash代码范围计算出最终的CRC值;而运行时的自检,为了不影响其他程序模块的运行,计算CRC的过程是分步进行的,每次计算一部分,分多次计算出最终的CRC值。围绕Flash的自检所发生的问题可以归为两大类,一类是预先计算CRC值时和上电后计算CRC值的Flash范围设置是否一致;第二类就是预先计算CRC时和上电后计算CRC采用的CRC算法是否一致。

如何添加CRC值

下面我们主要介绍如何添加CRC校验值到可执行文件。

基于IAR环境

如果你使用IAR,那么添加CRC值的配置相对比较简单。通过配置IAR的CRC计算参数,自动对整个FLASH空间进行CRC计算,并将计算结果放到FLASH的末尾。

1. 修改Link文件,指定CRC值的存放位置

在Link文件中增加下面语句,指定checksum在FLASH中的存储位置。(可点击图片放大查看)

5.png

该语句指定将CRC的值放在FLASH的末尾位置,是整个FLASH空间的末尾,不是应用程序的代码末尾。这样,CRC值的位置就是固定的。不会随代码大小而变化。

在自检代码中,可以通过__checksum读取Flash中保存的CRC校验值来与重新计算的CRC值进行比较。

2.  配置Checksum页面的参数

在link文件中指定了checksum的存储位置后,还要在工程配置菜单中,配置计算CRC值的范围和参数。见下图(可点击图片放大查看)

6.png

IAR的checksum页面分为两个部分。

第一部分,也就是红线圈出的部分。定义了FLASH中需要计算CRC的范围和空闲字节填充值。这里注意要留出flash末尾存储CRC值的位置。

剩下的部分,就是对checksum计算参数的设定部分。

Checksum size:选择checksum的大小(字节数)

Alignment:指定checksum的对齐方式。一般,处理器不支持非对齐访问时有用,不填的话默认1字节对齐。

Algorithm:选择checksum的算法

Complement:是否需要进行补码计算。选择“As is”就是不进行补码计算。

Bit order:位输出的顺序。MSB first,每个字节的高位在前。LSB first,每个字节的低位在前。

Reverse byte order within word: 对于输入数据,在一个字内反转各个字节的顺序。

Initial value: checksum计算的初始化值

Checksum unit size:选择进行迭代的单元大小,按8-bit,16-bit还是32-bit进行迭代。

3. STM32CRC外设的配置

与上图IARchecksum的配置对应,STM32 CRC外设可以按以下配置:

POLY= 0x4C11DB7(CRC32)

Initial_Crc = 0Xffffffff

输入/输出数据不反转

输入数据:根据实际Flash范围设定,留出CRC校验值的位置

CRC外设初始化及计算代码(可点击图片放大查看)

7.png

基于KEIL环境

KEIL没有提供直接生成CRC值的功能,所以需要借助外部的工具计算CRC值,然后添加到可执行文件的末尾。在X-CUBE-CLASSB软件中提供了bat文件,它会利用外部工具Srecord来生成整个Flash的CRC校验码并放在文件末尾。这个工具同样也可以和标准外设库的ClassB库一起用。下面我们就来看看如何在KEIL工程中利用Srecord工具来添加CRC值。

1.  安装Srecord工具

下载Srecord 工具(http://srecord.sourceforge.net )。将srec_cat.exe,srec_cmp.exe,srec_info.exe拷贝到C:\SREC(自己新建)目录下。

2.  添加crc_gen_keil.bat及crc_load.ini文件到KEIL工程同级目录下

打开X-CUBE-CLASSB软件包中的任意KEIL工程目录,将其中crc_gen_keil.bat及crc_load.ini文件拷贝到自己的KEIL工程目录下。

crc_gen_keil.bat:利用外部工具Srecord来生成整个Flash的CRC校验码并放在文件末尾。

crc_load.ini:这个文件调试时有用,用来配置调试时导入带CRC校验码的HEX,避免对FLASH检测失败导致程序无法正常运行。

8.png

这两个文件中的内容也需要根据新工程路径进行修改:

  • 将crc_gen_keil.bat中的TARGET_NAME和TARGET_PATH改成跟新工程一致。否则不能成功的自动生成带CRC校验值的HEX文件。

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Crc_load.ini文件中的路径和文件也要和实际的一致

1.png

3.  添加定义CRC校验码存储区域

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在分散加载文件中将CHECKSUM指定在代码的末尾。和IAR不同的是,通过在分散加载文件中+last指定checksum的位置,它不是将其固定放在整个flash地址的末尾,而是放在实际代码的末尾。

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4.  添加外部命令让KEIL在编译结束后,自动生成一个带CRC校验值的HEX文件

4.png

定义debug和flash download使用的HEX文件路径,使用带CRC校验值的HEX文件。

5.png

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5.  STM32CRC外设的配置

这里需要注意,从X-CUBE-CLASSB的软件包里拷贝出的crc_gen_keil.bat文件,里面的BYTE_SWAP设为1,也就是它在计算CRC值的时候,输入的数据,在一个字内按字节颠倒顺序。

7.png

所以直接用HAL_CRC_Calculate函数进行计算结果是不对的。可以参考下面的代码来初始化及进行计算:


或者,将crc_gen_keil.bat文件,里面的BYTE_SWAP改为0, 就可以直接调用HAL_CRC_Calculate函数进行计算了。

总结

本文介绍了基于IAR及ARM KEIL中如何添加CRC校验值的过程。在X-CUBE-CLASSB软件包中,也都可以找到对应的例程。如果在调试中,遇到FLASH CRC校验出错,也不用急。可以从计算CRC值的范围设置是否一致和采用的CRC算法是否一致这两个方面去找原因。一定要调试看看代码实际执行的情况,比如要测试的地址范围和实际代码执行时计算的地址范围是否一样,防止因为coding错误造成检测不通过。













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