在IAR下如何為工程開啟CRC完整性校驗(yàn)功能？

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家分享的是在 IAR 開發(fā)環(huán)境下為工程開啟 CRC 完整性校驗(yàn)功能的方法。

CRC 校驗(yàn)在嵌入式領(lǐng)域里的應(yīng)用非常廣，比如在通信領(lǐng)域，CRC 檢驗(yàn)值可以作為數(shù)據(jù)包的一部分，用于檢查一包數(shù)據(jù)傳輸過程中是否發(fā)生了比特錯(cuò)誤，如果 CRC 校驗(yàn)失敗，那么接收方可以通知發(fā)送方要求該包數(shù)據(jù)重新傳輸，這樣能大大增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。同時(shí) CRC 在應(yīng)用程序完整性驗(yàn)證方面也有廣泛應(yīng)用，相比和檢驗(yàn)，CRC 校驗(yàn)糾錯(cuò)能力更強(qiáng)；相比簽名校驗(yàn)，CRC 校驗(yàn)在速度方面又占優(yōu)勢(shì)，因此它是一個(gè)各方面比較均衡的完整性驗(yàn)證手段。

IAR 是個(gè)非常老牌的嵌入式開發(fā)集成環(huán)境，它的功能非常強(qiáng)大，有很多寶藏功能值得我們?nèi)グl(fā)掘。痞子衡自畢業(yè)之后就一直在使用 IAR，算是一路看著它從古典畫風(fēng)的 v6.50.x 升級(jí)到現(xiàn)在潮流的 v8.50.x，對(duì)于經(jīng)典的 CRC 校驗(yàn)功能的支持，IAR 當(dāng)然不會(huì)放過，今天痞子衡就來介紹 IAR 下如何使用其自帶的 CRC 校驗(yàn)功能。

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一、ielftool 命令行工具

IAR 安裝目錄下有非常多的命令行小工具，這些小工具其實(shí)就是 IAR 的核心，集成開發(fā)環(huán)境界面只是提供人機(jī)交互，其背后的很多功能都是通過調(diào)用這些命令行小工具來實(shí)現(xiàn)的。其中用于實(shí)現(xiàn) CRC 校驗(yàn)的功能就包含在 ielftool.exe 工具里：

ielftool.exe 工具跟 CRC 相關(guān)的一共兩個(gè)參數(shù)選項(xiàng)，一是 --fill 用于填充，二是 --checksum 用于設(shè)置算法，具體參數(shù)使用細(xì)節(jié)詳見 IAR SystemsEmbedded Workbench 8.50.6armdocEWARM_DevelopmentGuide.ENU 手冊(cè)里的 Checksum calculation for verifying image integrity 小節(jié)。

此處痞子衡僅舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子，如下命令表示在源可執(zhí)行文件 sourceFile.out 中計(jì)算范圍 __checksum_begin - __checksum_end 之間的 CRC 結(jié)果，最終校驗(yàn)值 __checksum 長(zhǎng)度為 4 字節(jié)、固定 CRC32 算法、計(jì)算單元為 1 字節(jié)、指定 CRC 初始值為 0xffffffff，其余設(shè)置默認(rèn)，并將結(jié)果放在目標(biāo)可執(zhí)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

從上面的命令你應(yīng)該能知道，sourceFile.out 并不是任意可執(zhí)行文件都行的，其必須包含必要的 __checksum_begin、__checksum_end、__checksum 的定義。假設(shè)我們代碼中并沒有實(shí)際使用 CRC，那么我們需要在生成 sourceFile.out 文件的 IAR 工程選項(xiàng)里做如下設(shè)置：

注意：__checksum_begin、__checksum_end 符號(hào)、__checksum 變量、.checksum 段四個(gè)名字，用戶都可以自定義的，這里命名成這樣主要是為了和 IAR 默認(rèn)定義相統(tǒng)一。

讓我們隨便找一個(gè)嵌入式 IAR 工程按上面設(shè)置生成源 hello_world.out 文件，并使用 ielftool 工具執(zhí)行一次命令看看，可以看到產(chǎn)生了 __checksum 值，新生成的 hello_world_1.out 文件里包含了正確的 CRC 校驗(yàn)結(jié)果。

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二、為工程添加 CRC 校驗(yàn)

IAR 界面里有兩種使用 ielftool 來生成 CRC 校驗(yàn)值的方法，痞子衡一一介紹：

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2.1 利用 Checksum 功能

第一種是直接在 IDE 界面里配置，我們隨便打開一個(gè)嵌入式工程，比如 SDK_2.8.2_FRDM-K64Fboardsfrdmk64fdemo_appshello_worldiar，在工程選項(xiàng) Linker/Checksum 下面，勾選 Fill unused code memory 和 Generate checksum 便使能了 CRC 校驗(yàn)，藍(lán)色框里的兩個(gè)地址用于設(shè)置 CRC 計(jì)算范圍，綠框里的參數(shù)用于設(shè)置 CRC 算法細(xì)節(jié)，具體每個(gè)配置什么意義可以查看 IAR SystemsEmbedded Workbench 8.50.6armdocEWARM_DevelopmentGuide.ENU 手冊(cè)里的 Checksum 一節(jié)，痞子衡在這里不予展開。

下圖示例配置中有兩點(diǎn)要說明：一、算法選擇了 CRC32，其多項(xiàng)式系數(shù)其實(shí)固定為 0x04C11BD7；如果想自定義 CRC32 多項(xiàng)式系數(shù)值，可選 CRC polynomial；二、因?yàn)榈刂吩O(shè)置的是 0x0 - 0x400，一共 1025 個(gè)字節(jié)（包含 0x400），所以 checksum unit size 此處僅能選 8-bit，因?yàn)?IDE 強(qiáng)制要求地址對(duì)齊。

設(shè)置好之后重新編譯工程，此時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)“ielftool error: The string '__checksum' was not found in the string table ”，因?yàn)樵诔绦虼a里，我們完全沒有任何 CRC 相關(guān)的引用，IAR 會(huì)忽略界面里使能的 CRC 功能，所以我們還需要將 __checksum 強(qiáng)行加入如下選項(xiàng)里（注意 __checksum 是 IAR 里默認(rèn)定義的 CRC 檢驗(yàn)值符號(hào)名）。

這時(shí)候再編譯工程就可以在生成的 .out 和 .map 文件里看到 CRC 信息了，__checksum 被鏈接器隨機(jī)放在了 0x2844 的位置，__checksum_begin 和 __checksum_end 是 IAR 默認(rèn)記錄 CRC 計(jì)算范圍的符號(hào)變量名。

如果你想自己決定 __checksum 的鏈接位置，你可以在工程鏈接文件里添加放置 section .checksum，這個(gè)段便對(duì)應(yīng)著 __checksum。比如我們?cè)囍鴮⑦@個(gè)段放在 0x1000 的位置：

再一次編譯工程，查看 map 文件，這次 __checksum 被放在了我們指定的 0x1000 的位置。

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2.2 利用 Post-build 功能

第二種方式是利用 IDE 里的 Post-build 功能，在第一節(jié)的基礎(chǔ)上，在工程選項(xiàng) Linker/Extra Options 里把 ielftool 命令加進(jìn)去，這樣在編譯工程的時(shí)候，IAR 會(huì)自動(dòng)跑這個(gè)命令：

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

上述命令與第一節(jié)中命令基本一致，只是用"" ""替代了 sourceFile.out destinationFile.out，并且加了 --verbose 顯示執(zhí)行操作信息：

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三、在工程中驗(yàn)證 CRC 校驗(yàn)

IAR 生成的 CRC 校驗(yàn)值在應(yīng)用程序里的使用就比較簡(jiǎn)單了，見如下代碼，其中 calc_crc()函數(shù)需與我們之前在 IAR 配置的 CRC 算法參數(shù)相一致，此外代碼中的數(shù)據(jù)類型也是與具體 CRC 配置有關(guān)的。

另外還有兩個(gè)注意點(diǎn)：一、CRC 計(jì)算范圍不應(yīng)包含 __checksum 存放位置；二、CRC 計(jì)算范圍如果沒有按照算法對(duì)齊要求，那么實(shí)際計(jì)算時(shí)要相應(yīng)補(bǔ)上 0（使用 IDE 配置生成是強(qiáng)制對(duì)齊的，但是使用命令行沒有強(qiáng)制對(duì)齊）。

extern?uint32_t?const?__checksum;
extern?int32_t?__checksum_begin;
extern?int32_t?__checksum_end;

void?TestChecksum()
{
????uint32_t?calc?=?0;

????//?根據(jù) CRC 計(jì)算范圍重算新 CRC 校驗(yàn)值
????calc?=?calc_crc(0xFFFFFFFF,
????????????????????(uint8_t?*)?&__checksum_begin,
????????????????????((uint8_t?*)?&__checksum_end?-?((uint8_t?*)?&__checksum_begin)?+?1));

????//?比對(duì)新 CRC 校驗(yàn)值與 IAR 生成的 CRC 校驗(yàn)值
????if?(calc?!=?__checksum)
????{
????????printf("Incorrect?checksum!n");
????}
}

至此，在 IAR 開發(fā)環(huán)境下為工程開啟 CRC 完整性校驗(yàn)功能的方法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~