如何使用KBOOT引导加载程序的CRC32校验和

不吃肉的小孩

在“使用Kinetis K22微控制器Flash内置USB-HID引导程序的方法”文章中，我介绍了如何使用tinyK22（或FRDM-K22F）的Flash内置USB HID引导程序。为确保加载的应用程序不会以某种方式损坏，使用循环冗余校验和（CRC）对其进行验证非常重要。KBOOT Bootloader可以验证这种CRC，但如何生成一个CRC以及如何使用它并不是很明显，所以本文主要介绍了如何生成该CRC。

内容简介

本文介绍如何从二进制文件和S-Record文件中计算KBOOT的CRC32，以及如何将值插入BCA（引导加载程序配置区）。另外它提供了关于调试引导加载应用程序的一些提示。

引导程序配置区（BCA）

引导加载程序配置有BCA（引导加载程序配置区）。它将配置ROM引导加载程序。对于KL03Z，ROM引导程序没有实现校验功能:-(，所以我必须构建一个Flash内置的bootloader。

对于Flash内置引导加载程序，BCA也会加载部分应用程序，并且位于位于偏移量为0x0000的向量表之后的偏移量0x3C0处。

所以如果应用程序在0xC000下载（如本教程中所用），则BCA位于0xC3C0。 BCA可以以C语言的结构体形式实现，或者它可以是汇编代码的一部分，例如在本教程中的启动文件中：

CRC起始地址，以字节为单位的大小和预期的CRC值位于标签字节的后面：

●   0x3c0 + 0x4：[04:07] crcStartAddress

●   0x3c0 + 0x8：[08：0b] crcByteCount

●   0x3c0 + 0xC：[0c：0f] crcExpectedValue

问题是：如何计算预期的CRC值？

使用KinetisFlashTool的CRC值

计算预期CRC值的一种可能实现的方法是使用KinetisFlashTool。在该工具中，浏览二进制（.bin）文件（唯一支持的格式），然后点击Config按钮：

在对话框中，启用CRC校验，并填写二进制文件的镜像地址：

单击OK，这些值将会显示在BCA HEX字段中：

但这是一个非常痛苦的过程，并且只适用于.bin（二进制）文件。

计算S-Record文件的CRC

一种更好的方法是使用srec_cat实用程序：

1. srec_cat tinyK22_KBOOT_led_demo.srec -fill 0xff 0xc000 0xd000 -crop 0xc400 0xD000 -Bit_Reverse -CRC32LE 0x1000 -Bit_Reverse -XOR 0xff -crop 0x1000 0x1004 -Output - -hex_dump
   

复制代码

Robert Poor（见https://community.nxp.com/thread/462397），他找到了正确的命令行来生成KBOOT所需的CRC32。

■    - fill 0xFF 0xC000 0xD000：用0xff填充0xC400..0xD000的内存

■    -crop 0xc400 0xD000：只保留CRC计算的区域。这不包括向量表和BCA本身

■    -Bit_Reverse -CRC32LE 0x1000 -Bit_Reverse -XOR 0xff：用于根据KBOOT的预期生成正确的CRC32并将其存储到给定地址

■    -crop 0x1000 0x1004 -Output -HEX_DUMP：裁剪生成的CRC32的所有内容并将输出转储到控制台。

理想情况下，0xC000处的向量表和0xC3C0处的BCA将被包含在CRC中，但KBOOT不支持这一点，所以为了简单起见，我将它从CRC计算中排除。

要找出大小，请使用链接器映射文件或使用srec_info：

1. srec_info inputfile.srec
   

复制代码

输出类似以下内容：

1. Format: Motorola S-Record
   
2. Header: "tinyK22_KBOOT_led_demo.srec"
   
3. Execution Start Address: 0000C4D9
   
4. Data: C000 - CA2B

复制代码

然后产生类似的：

1. srec_cat tinyK22_KBOOT_led_demo.srec -fill 0xff 0xc000 0xd000 -crop 0xc400 0xd000 -Bit_Reverse -CRC32LE 0x1000 -Bit_Reverse -XOR 0xff -crop 0x1000 0x1004 -Output - -hex_dump
   
2. 00001000: D6 88 C6 B4             #V.F4

复制代码

意思是CRC32是0xD688C6B4。

然后该值同字节数和起始地址一起写入源代码中，类似于：

但是，这需要重新编译应用程序。所以更简单的方法是直接将CRC32添加到.srec文件中：

1. srec_cat -generate 0xc3cc 0xc3d0 -constant-l-e 0xD688C6B4 4 tinyK22_KBOOT_led_demo.srec -exclude 0xc3cc 0xc3d0 -Output_Block_Size 16 -output newWithCRC32.srec

复制代码

然后使用KinetisFlashTool加载新文件：

在Bootloader中，可以在bl_app_crc_check.c中的函数is_application_crc_check_pass（）中调试CRC校验：

CRC32与二进制文件

以下是如何在二进制文件内显示BCA的CRC字段：

1. srec_cat tinyK22_KBOOT_led_demo.bin -binary -crop 0x3c0 0x3d0 -output - -hex_dump

复制代码

然后输出：

1. 000003C0：6B 63 66 67 00 C4 00 00 00 0C 00 00 B4 C6 88 D6＃kcfg.D ...... 4F.V

复制代码

要从二进制文件中计算CRC32值，我使用以下命令行：

1. srec_cat tinyK22_KBOOT_led_demo.bin -binary -fill 0xff 0x0000 0x1000 -crop 0x0400 0x1000 -Bit_Reverse -CRC32LE 0x1000 -Bit_Reverse -XOR 0xff -crop 0x1000 0x1004 -Output - -hex_dump
   
2. 00001000: 52 04 06 B8 #.c^B

复制代码

它首先用0xff填充符从0x0000到0x1000的内存，然后截取0x400到0x1000之间的区域，计算校验和并在控制台上输出它。

然后将其添加到二进制文件。以下是将该CRC32值插入到偏移量为0x3C4的二进制文件中的命令行：

1. srec_cat -generate 0x3cc 0x3d0 -constant-b-e 0x52E406B8 4 tinyK22_KBOOT_led_demo.bin -binary -exclude 0x3cc 0x3d0 -output newWithCRC32.bin -Binary
   

复制代码

CRC检查和“软件”断点调试

在引导加载程序中完成CRC计算有一个潜在的问题：如果您的调试程序仿真修改闪存以设置断点（例如，Segger J-Link可以执行此操作以获得'无限'断点），则这会改变代码，并因此使CRC校验和/校验无效。因此，如果加载和CRC校验应用程序代码，请确保您没有在该区域设置任何断点。

自动化

本文介绍手动确定CRC值的步骤，并将其添加到应用程序中。要使用Python脚本实现自动化，请参阅Robert Poor的工作，网址为https://github.com/rdpoor/srec-crc。

总结

在引导加载程序中添加CRC32检查使得该过程更加可靠，因为它可以检测加载映像中的位。知道正确的多项式和CRC计算方式并不能总是解决问题的。Robert Poor发现了如何为KBOOT创建CRC32。我现在可以从S19和二进制文件生成校验和。我正在做半自动化的事情（计算CRC并将其插入到文件中），如果我有时间，我会打算进一步实现自动化。在此之前，请参看Robert如何实现自动化。

参考链接

■    本教程在GitHub上使用的项目：https://github.com/ErichStyger/m ... xamples/KDS/tinyK22

■    使用Kinetis K22微控制器Flash内置USB-HID引导程序的方法：https://www.yiboard.com/thread-793-1-1.html

■    为KBOOT生成CRC-32（Robert Poor）：https://community.nxp.com/thread/462397

■    如何自动生成CRC（Robert Poor）：https://github.com/rdpoor/srec-crc