CRC32进行程序完整性检查，bootloader程序自检

这是我自己经常采用的的一种方法，如觉得有效，欢迎支持，如有任何需要，欢迎站短。
设有两个int32值crc32Value和crc32Value2存放在FLASH存储空间的最末尾
这篇文章面向于以下几个情境：
1. 无bootloader，裸程序运行，程序运行前进行自检
2. 有bootloader，bootloader为预先由开发人员（你）烧写到MCU里，复位后先运行bootloader，bootloader进行应用程序的完整性检查，完整性检查失败后，进行bootloader操作。否则，跳转至应用程序
3. 有bootloader，或者无bootloader，原始程序里面有加密的字节，根据MCU唯一ID计算出来的校验值。为表述方便，设这个校验值为CheckValue，类型为int32。对于这种情况
        > 原始程序里有一个setCheckValue()的程序，
        > 一个erase_setCheckValue()的程序，
        > 和一个setCRC32Value2()的程序。
编译时，CheckValue的初始值为0xFFFFFF。程序第一次运行时，setCheckValue()根据MCU的唯一ID计算出一个值，FLASH在线烧写到CheckValue的地址，并且之后，erase_setCheckValue()将setCheckValue()所在地址的程序擦除，然后调用setCrc32Value2()计算新的CRC32值，FLASH在线烧写到crc32Value2。之后程序进入正常运行阶段，在程序的正常运行阶段，校验CheckValue和MCU唯一ID值的关系来确定程序合法性。

对于第1、2种情况，程序的完整性校验实现起来很简单，因为程序代码在运行时不改变，因而只需要一个crc32Value即可。

对于第3种情况，程序在第一次运行前，需要完整性检查，使用crc32Value即可。程序在第一次运行后，程序本身的代码发生了变化，需要使用另一个值crc32Value2进行检查。

总结第1、2、3种情况，检查过程可以统一为，检查crc32Value的值是否正确，若不正确，检查crc32Value2的值是否正确。若都不正确，则程序错误，进行bootloader错误处理阶段。

使用Keil MDK时，我们为了方便，需要自动生成crc32Value，下面主要说明编译器的设置，单片机代码端的上述逻辑的处理是比较方便的，以后再说
首先，在options里面添加一项

这项指定编译完成后，执行autocalcrc32.bat批处理程序

1. "F:\Program Files\Keil\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe" --bin --bincombined --output="E:\Project\Workspace\test\final.bin" "E:\Project\Workspace\test\IO_Toggle\MDK-ARM\IO_Toggle\IO_Toggle.axf"
   
2. 
   
3. "E:\Project\Workspace\test\Libraries\AUTHORIZSTION_LIB\crc32\crc32.exe" "E:\Project\Workspace\test\final.bin" "E:\Project\Workspace\test\Libraries\AUTHORIZSTION_LIB\authorization_auto_generated.c" 393216

复制代码

其中第一条，调用fromelf文件，生成二进制程序镜像.bin
第二条，调用crc32.exe生成文件authorization_auto_generated.c，393216为bin文件的大小。.c文件内容为

变量program_crc32_chk_value_original为编译时的CRC32值
变量program_crc32_chk_value_reserved为crc32Value2作用的值


其中crc32.exe为我自己编译的程序，如下为文件crc32.c：

1. /*****************************************************
   
2. ** Name         : crc32.c
   
3. ** Author       : wsun
   
4. ** Version      : 2.1
   
5. ** Date         : 2014-8-24
   
6. ** Description  : CRC32 Checking For Cortex Embedded
   
7. ******************************************************/
   
8. 
   
9. #include
   
10. #include
    
11. #include
    
12. //#include
    
13. //#include
    
14. //#include
    
15. //#include
    
16. 
    
17. /*指定程序的大小*/
    
18. /*实际校验字节的大小为DOCSIZE-8，留有两个int32的空间*/
    
19. /*DOCSIZE-8应该小于MAXBUFSIZE*/
    
20. #define MAXBUFSIZE     1024*1024
    
21. 
    
22. static void usage(void);
    
23. static int calc_img_crc(const char * in_file, unsigned int * img_crc, unsigned int docsize);
    
24. 
    
25. static void usage(void)
    
26. {
    
27. 
    
28. }
    
29. 
    
30. 
    
31. /*我的32位int数据CRC32计算程序，应该与下位机的一致*/
    
32. unsigned int CrcGen_INT32(unsigned int crc,unsigned int data[], unsigned int size)
    
33. {
    
34.   unsigned int i;
    
35.     for(i=0;i
36.         unsigned int temp = data[i];
    
37.                 unsigned int j;
    
38.         for(j=0;j<32;j++){
    
39.             if( (crc ^ temp) & 0x80000000 ){
    
40.                 crc = 0x04C11DB7 ^ (crc<<1);
    
41.             }else{
    
42.                 crc <<=1;
    
43.             }
    
44.             temp<<=1;
    
45.         }
    
46.     }
    
47.     return crc;
    
48. }
    
49. /*
    
50. **计算大文件的CRC校验码:crc32函数,是对一个buffer进行处理,
    
51. **但如果一个文件相对较大,显然不能直接读取到内存当中
    
52. **所以只能将文件分段读取出来进行crc校验,
    
53. **然后循环将上一次的crc校验码再传递给新的buffer校验函数,
    
54. **到最后，生成的crc校验码就是该文件的crc校验码.(经过测试)
    
55. */
    
56. unsigned char buf[MAXBUFSIZE];
    
57. static int calc_img_crc(const char *in_file, unsigned int *img_crc, unsigned int docsize)
    
58. {
    
59.     FILE* fd;
    
60.     int nread;
    
61.         int size;
    
62.     int ret;
    
63. 
    
64.     /*第一次传入的值需要固定,如果发送端使用该值计算crc校验码,
    
65.     **那么接收端也同样需要使用该值进行计算 */
    
66.     unsigned int crc = 0x6E59438A; //as "wsun", crc32value is 0x6E59438A;
    
67. 
    
68.     fd = fopen(in_file, "rb");
    
69.     if (!fd) {
    
70.         printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
    
71.         return -1;
    
72.     }
    
73. 
    
74.         size = 0;
    
75.     while ((nread = fread(buf, 1, docsize-8, fd)) > 0) {
    
76.         crc    = CrcGen_INT32(crc, (int*)buf, nread/4);
    
77.                 size  += nread;
    
78.                 break;
    
79.     }
    
80. 
    
81.     *img_crc = crc;
    
82.     printf("calculate first %d bytes of file: ",size);
    
83.     close(fd);
    
84. 
    
85.     if (nread < 0) {
    
86.         printf("%d:read %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
    
87.         return -1;
    
88.     }
    
89. 
    
90.     return 0;
    
91. }
    
92. 
    
93. int main(int argc, char **argv)
    
94. {
    
95.         FILE* filsave;
    
96.         FILE* filver;
    
97.         int status;
    
98.         unsigned int ver = 0;
    
99.         unsigned int verdate = 0;
    
100.         unsigned int img_crc;
     
101.         const char          *in_file   = argv[1];
     
102.         const char          *out_file  = argv[2];
     
103.         const unsigned int  docsize    = atoi(argv[3]);
     
104.         if (argc < 3) {
     
105.                 usage();
     
106.                 exit(1);
     
107.         }
     
108. 
     
109.         /*Version 号产生程序，做相应更改以适用你自己的代码*/
     
110.         {
     
111.                 int i;
     
112.                 for(i=0;__DATE__[i];i++)
     
113.                 {
     
114.                         verdate += __DATE__[i];
     
115.                         verdate  = verdate ^ (verdate>>1)^ (verdate>>2)^ (verdate>>3)^ (verdate>>4)^ (verdate>>5);
     
116.                 }
     
117.         }
     
118. 
     
119.         /*计算CRC32*/
     
120.     status = calc_img_crc(in_file, &img_crc, docsize);
     
121.     if (status < 0) {
     
122.         exit(1);
     
123.     }
     
124. 
     
125.     printf("[%s] is:\nCRC32:%08X\n", in_file, img_crc);
     
126. 
     
127.         /*编译次数文件，计算当前的编译次数*/
     
128.           filver = fopen("ver.txt","r");
     
129.           if(!filver)
     
130.                 {
     
131.                         filver = fopen("ver.txt","w");
     
132.                         fprintf(filver,"%d",0);
     
133.                         fclose(filver);
     
134.                         filver = fopen("ver.txt","r");
     
135.                 }
     
136.           if(filver)
     
137.           {
     
138.                   fscanf(filver,"%d",&ver);
     
139.                   fclose(filver);
     
140.                   ver ++;
     
141.                   filver = fopen("ver.txt","w");
     
142.                   if(filver)
     
143.                           {
     
144.                           fprintf(filver,"%d",ver);
     
145.                           fclose(filver);
     
146.                   }
     
147.                   else
     
148.                           {
     
149.                                   printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
     
150.       return -1;
     
151.                           }
     
152.           }
     
153.            else
     
154.     {
     
155.                 printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
     
156.                 return -1;
     
157.     }
     
158. 
     
159.         /*生成.c文件*/
     
160.     filsave = fopen(out_file,"w");
     
161.     if(filsave)
     
162.     {
     
163.                 /*!三个变量的地址需要根据项目进行更改*/
     
164.                 fprintf(filsave,"const unsigned int  program_crc32_chk_value_original __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFF8))) = 0x%08X;\r\n",img_crc);
     
165.                 fprintf(filsave,"const unsigned int  program_crc32_chk_value_reserved __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFFC))) = 0xFFFFFFFF;\r\n");
     
166. //                fprintf(filsave,"const unsigned int  CompileTick __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFF4))) = %d;\r\n",verdate);
     
167.                 fclose(filsave);
     
168.     }
     
169.     else
     
170.     {
     
171.                 printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
     
172.                 return -1;
     
173.     }
     
174. 
     
175.         /*输出编译次数，退出*/
     
176.     printf("ver = %d\n",ver);
     
177. 
     
178.     return 0;
     
179. }
     

复制代码

编译工具采用VC，命令行调用compile crc32.c进行编译

其中compile.bat为

1. @echo off
   
2. 
   
3. path=.\VCPack\Bin;.\VCPack\Bin;%path%
   
4. 
   
5. set lib=.\VCPack\Lib
   
6. set include=.\VCPack\Include
   
7. 
   
8. (cl kernel32.lib  LIBC.lib OLDNAMES.lib %1
   
9. )&&(
   
10.     link kernel32.lib  LIBC.lib OLDNAMES.lib  %~n1.obj
    
11. )
    
12. 
    
13. pause
    

复制代码

crc32.c可以根据需要修改。这里计算略去了最后的八个字节，因为是program_crc32_chk_value_original和program_crc32_chk_value_reserved的保留空间。并且文件大小需要整字大小。

Keil编译完后，会调用autocalcrc32.bat，计算出CRC32的值之后，更改文件authorization_auto_generated.c中的program_crc32_chk_value_original
之后需要重新手动编译一遍Keil，使得新的program_crc32_chk_value_original编译到最终的二进制文件里

以上是编译起部分的操作。主要实现的功能是自动生成程序的CRC32校验值，希望对大家有所帮助。

PS：我尝试了许多个CRC32计算的网站，发现应该选择 http://www.zorc.breitbandkatze.de/crc.html 如下的设定，和我的CRC校验结果一直
测试结果如下，可以发现结果一致：
CRC32选项：

CRC32.exe运行结果

其中text.txt为

1. 0000

复制代码

详细请参考http://www.amobbs.com/thread-5592908-1-1.html