痞子衡嵌入式：在IAR开发环境下为工程开启CRC完整性校验功能的方法

2021-07-25 18:42:56

　　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在IAR开发环境下为工程开启CRC完整性校验功能的方法。

　　CRC校验在嵌入式领域里的应用非常广，比如在通信领域，CRC检验值可以作为数据包的一部分，用于检查一包数据传输过程中是否发生了比特错误，如果CRC校验失败，那么接收方可以通知发送方要求该包数据重新传输，这样能大大增加数据传输的可靠性。同时CRC在应用程序完整性验证方面也有广泛应用，相比和检验，CRC校验纠错能力更强；相比签名校验，CRC校验在速度方面又占优势，因此它是一个各方面比较均衡的完整性验证手段。

　　IAR是个非常老牌的嵌入式开发集成环境，它的功能非常强大，有很多宝藏功能值得我们去发掘。痞子衡自毕业之后就一直在使用IAR，算是一路看着它从古典画风的v6.50.x升级到现在潮流的v8.50.x，对于经典的CRC校验功能的支持，IAR当然不会放过，今天痞子衡就来介绍IAR下如何使用其自带的CRC校验功能。

一、ielftool命令行工具

　　IAR安装目录下有非常多的命令行小工具，这些小工具其实就是IAR的核心，集成开发环境界面只是提供人机交互，其背后的很多功能都是通过调用这些命令行小工具来实现的。其中用于实现CRC校验的功能就包含在ielftool.exe工具里：

　　ielftool.exe工具跟CRC相关的一共两个参数选项，一是--fill用于填充，二是--checksum用于设置算法，具体参数使用细节详见 \IAR Systems\Embedded Workbench 8.50.6\arm\doc\EWARM_DevelopmentGuide.ENU手册里的Checksum calculation for verifying image integrity小节。

　　此处痞子衡仅举一个简单例子，如下命令表示在源可执行文件sourceFile.out中计算范围__checksum_begin - __checksum_end之间的CRC结果，最终校验值__checksum长度为4字节、固定CRC32算法、计算单元为1字节、指定CRC初始值为0xffffffff，其余设置默认，并将结果放在目标可执行文件destinationFile.out中。

ielftool --fill="0xFF;__checksum_begin–__checksum_end"

         --checksum="__checksum:4,crc32:p,0xffffffff;__checksum_begin-__checksum_end"

         sourceFile.out

         destinationFile.out

　　从上面的命令你应该能知道，sourceFile.out并不是任意可执行文件都行的，其必须包含必要的__checksum_begin、__checksum_end、__checksum的定义。假设我们代码中并没有实际使用CRC，那么我们需要在生成sourceFile.out文件的IAR工程选项里做如下设置：

注意：__checksum_begin、__checksum_end符号、__checksum变量、.checksum段四个名字，用户都可以自定义的，这里命名成这样主要是为了和IAR默认定义相统一。

　　让我们随便找一个嵌入式IAR工程按上面设置生成源hello_world.out文件，并使用ielftool工具执行一次命令看看，可以看到产生了__checksum值，新生成的hello_world_1.out文件里包含了正确的CRC校验结果。

二、为工程添加CRC校验

　　IAR界面里有两种使用ielftool来生成CRC校验值的方法，痞子衡一一介绍：

2.1 利用Checksum功能

　　第一种是直接在IDE界面里配置，我们随便打开一个嵌入式工程，比如 \SDK_2.8.2_FRDM-K64F\boards\frdmk64f\demo_apps\hello_world\iar\，在工程选项Linker/Checksum下面，勾选Fill unused code memory和Generate checksum便使能了CRC校验，蓝色框里的两个地址用于设置CRC计算范围，绿框里的参数用于设置CRC算法细节，具体每个配置什么意义可以查看 \IAR Systems\Embedded Workbench 8.50.6\arm\doc\EWARM_DevelopmentGuide.ENU手册里的Checksum一节，痞子衡在这里不予展开。

　　下图示例配置中有两点要说明：一、算法选择了CRC32，其多项式系数其实固定为0x04C11BD7；如果想自定义CRC32多项式系数值，可选CRC polynomial；二、因为地址设置的是 0x0 - 0x400，一共1025个字节（包含0x400），所以checksum unit size此处仅能选8-bit，因为IDE强制要求地址对齐。

　　设置好之后重新编译工程，此时会报错“ielftool error: The string '__checksum' was not found in the string table ”，因为在程序代码里，我们完全没有任何CRC相关的引用，IAR会忽略界面里使能的CRC功能，所以我们还需要将__checksum强行加入如下选项里（注意__checksum是IAR里默认定义的CRC检验值符号名）。

　　这时候再编译工程就可以在生成的.out和.map文件里看到CRC信息了，__checksum被链接器随机放在了0x2844的位置，__checksum_begin和__checksum_end是IAR默认记录CRC计算范围的符号变量名。

　　如果你想自己决定__checksum的链接位置，你可以在工程链接文件里添加放置 section .checksum，这个段便对应着__checksum。比如我们试着将这个段放在0x1000的位置：

　　再一次编译工程，查看map文件，这次__checksum被放在了我们指定的0x1000的位置。

2.2 利用Post-build功能

　　第二种方式是利用IDE里的Post-build功能，在第一节的基础上，在工程选项Linker/Extra Options里把ielftool命令加进去，这样在编译工程的时候，IAR会自动跑这个命令：

$TOOLKIT_DIR$\bin\ielftool --fill="0xFF;__checksum_begin-__checksum_end" --checksum="__checksum:4,crc32:p,0xffffffff;__checksum_begin-__checksum_end" --verbose "$TARGET_PATH$" "$TARGET_PATH$"

　　上述命令与第一节中命令基本一致，只是用"$TARGET_PATH$" "$TARGET_PATH$"替代了sourceFile.out destinationFile.out，并且加了--verbose显示执行操作信息：

三、在工程中验证CRC校验

　　IAR生成的CRC校验值在应用程序里的使用就比较简单了，见如下代码，其中calc_crc()函数需与我们之前在IAR配置的CRC算法参数相一致，此外代码中的数据类型也是与具体CRC配置有关的。

　　另外还有两个注意点：一、CRC计算范围不应包含__checksum存放位置；二、CRC计算范围如果没有按照算法对齐要求，那么实际计算时要相应补上0（使用IDE配置生成是强制对齐的，但是使用命令行没有强制对齐）。

extern uint32_t const __checksum;

extern int32_t __checksum_begin;

extern int32_t __checksum_end;

void TestChecksum()

{

    uint32_t calc = 0;

    // 根据CRC计算范围重算新CRC校验值

    calc = calc_crc(0xFFFFFFFF,

                    (uint8_t *) &__checksum_begin,

                    ((uint8_t *) &__checksum_end - ((uint8_t *) &__checksum_begin) + 1));

    // 比对新CRC校验值与IAR生成的CRC校验值

    if (calc != __checksum)

    {

        printf("Incorrect checksum!\n");

    }

}

　　至此，在IAR开发环境下为工程开启CRC完整性校验功能的方法痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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