使用SEGGER Linker的完整性檢查功能

在嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用中，為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)在存儲或者傳輸過程中的完整性，固件映像中通常包含完整性檢查（integrity checks），以檢測映像是否損壞。例如，bootloader可以基于完整性檢查驗(yàn)證一個更新的固件映像是否可信?；蛘吖碳谕暾詸z查可以自我驗(yàn)證，檢查Flash是否損壞。

SEGGER Embedded Studio從v5.10版本（Linker v3.00及以上版本）開始提供完整性檢查功能，支持多種CRC和消息摘要算法(例如MD5和SHA)。

01

使用方法

使用Linker提供的完整性檢查功能，首先需要將執(zhí)行檢查的區(qū)域定義為一個region，并為放置計(jì)算結(jié)果的區(qū)域定義一個region。

我們可以為整個Flash區(qū)域上創(chuàng)建一個CRC，并將結(jié)果放在Flash的末尾 。

此外，我們還可以定義計(jì)算CRC的區(qū)域的填充值。如：

define region FLASH    = [0x80000000 size 512k];
define region CRC     = [end(FLASH)-4, size 4];
define region APPLICATION = FLASH - CRC; 
fill APPLICATION with 0xFF;

將應(yīng)用段放到APPLICATION 域。

使用選擇的算法如CRC-32計(jì)算CRC。

place in CRC {
 integrity check of APPLICATION with algorithm="CRC-32" fill=0xFF
};

現(xiàn)在，APPLICATION域的CRC-32計(jì)算結(jié)果將保存在CRC域中。

02

實(shí)現(xiàn)

我們使用ST STM32F4_Discovery開發(fā)板，基于SEGGER Embedded Studio V7.10 提供的package manager創(chuàng)建STM32F4示例工程。

修改鏈接腳本

首先，我們需要在鏈接定位文件STM32F4xx_Flash_CCM.icf中定義應(yīng)用程序和計(jì)算出的CRC值放置的區(qū)域：

define region CRC = [end(FLASH)-4 size 4];
define region APPLICATION = FLASH - CRC;

將應(yīng)用段放置在APPLICATION區(qū)域之后，執(zhí)行完整性檢查，并將結(jié)果將被放置在CRC區(qū)域：

place in CRC {
integrity check of APPLICATION with algorithm="CRC-32/STM32" fill=0xFF
};
fill APPLICATION with 0xFF;

最后一行是可選的，確保Flash的所有空白區(qū)域使用相同值填充，用于計(jì)算CRC。

使用的算法是CRC-32/STM32，與目標(biāo)處理器使用的算法相同。

03

驗(yàn)證CRC結(jié)果

STM32系列內(nèi)置了一個CRC-32硬件計(jì)算單元，為了驗(yàn)證生成的CRC，我們將計(jì)算結(jié)果與STM32 CRC外設(shè)的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行比較。

在應(yīng)用程序使用STM32 CRC外設(shè)計(jì)算應(yīng)用程序區(qū)域上的CRC，然后將其與鏈接器計(jì)算的CRC進(jìn)行比較。

首先使能CRC外設(shè)，基于ST CMSIS文件，操作如下：

RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_CRCEN; // Enable CRC clock
CRC->CR |= CRC_CR_RESET;      // Reset peripheral

為了計(jì)算CRC，數(shù)據(jù)被逐字寫入CRC數(shù)據(jù)寄存器：

do {
           CRC->DR = __REV(*pData);  // Calculate CRC
        pData++;
} while (NumItems--);       
CRCResultHW = CRC->DR;      // Save CRC result

注意，STM32 CRC外設(shè)需要反轉(zhuǎn)一個字中各個字節(jié)的順序。為此，我們只需使用Embedded Studio的內(nèi)部函數(shù)__REV()。

運(yùn)行該應(yīng)用程序，在Debug Terminal窗口可以看到SEGGER linker CRC和STM32 CRC是匹配的。

通過SEGGER linker支持固件(firmware)完整性檢查，無需外部工具，所有工作都可以在Embedded Studio工具鏈中本地完成，大大簡化了需要完整性檢查的設(shè)置。

附：

File  : main.c
Purpose : Example application doing a CRC check using the STM32 CRC peripheral


#include 
#include 
#include "stm32f4xx.h"


#define FLASH_IMAGE_START 0x08000000
#define FLASH_IMAGE_END  0x080FFFFC
#define FLASH_APPLICATION_END (FLASH_IMAGE_END - 0x4)
/*********************************************************************
*
*    main()
*
* Function description
*  Application entry point.
*/
int main(void) {
 int i;
 unsigned int NumItems;
 unsigned int* pData;
 unsigned int CRCResultHW;
 unsigned int CRCResult;
 unsigned int OldValue;
 
 i = 0;
 NumItems = (FLASH_APPLICATION_END - FLASH_IMAGE_START) / 4;
 pData = (unsigned int*)FLASH_IMAGE_START;  // points to start of Flash
 CRCResult = *(unsigned int*)FLASH_IMAGE_END; // Saves CRC value calculated by SEGGER Linker
 //
 // Config CRC Module
 //
 RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_CRCEN;
 CRC->CR |= CRC_CR_RESET;
 //
 // Calculate CRC with ST CRC unit over complete Flash area
 //
 do {
  CRC->DR = __REV(*pData); // ST algorithm expects words in reversed order
  pData++;
 } while (NumItems--);
 CRCResultHW = CRC->DR;
 printf("Hardware calculated CRC over Flash is: 0x%X 
", CRCResultHW);
 printf("SEGGER Linker calculated CRC over Flash is: 0x%X
", CRCResult);
 //
 // Compare with Linker result
 //
 if (CRCResult == CRCResultHW) {
  printf("Both CRC check sums are matching!
");
 } else {
  printf("CRC check sums are not matching. Check parameters.
");
 }
 do {
  i++;
 } while (1);
}

審核編輯：劉清