【网友经验分享】CRC32进行程序完整性检查，bootloader程序
本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-9-11 14:46 编辑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
"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"
"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
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：
/*****************************************************
** Name : crc32.c
** Author : wsun
** Version : 2.1
** Date : 2014-8-24
** Description: CRC32 Checking For Cortex Embedded
******************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//#include <errno.h>
//#include <unistd.h>
//#include <fcntl.h>
//#include <sys/stat.h>
/*指定程序的大小*/
/*实际校验字节的大小为DOCSIZE-8，留有两个int32的空间*/
/*DOCSIZE-8应该小于MAXBUFSIZE*/
#define MAXBUFSIZE 1024*1024
static void usage(void);
static int calc_img_crc(const char * in_file, unsigned int * img_crc, unsigned int docsize);
static void usage(void)
{
}
/*我的32位int数据CRC32计算程序，应该与下位机的一致*/
unsigned int CrcGen_INT32(unsigned int crc,unsigned int data[], unsigned int size)
{
unsigned int i;
for(i=0;i<size;i++){
unsigned int temp = data;
unsigned int j;
for(j=0;j<32;j++){
if( (crc ^ temp) & 0x80000000 ){
crc = 0x04C11DB7 ^ (crc<<1);
}else{
crc <<=1;
}
temp<<=1;
}
}
return crc;
}
/*
**计算大文件的CRC校验码:crc32函数,是对一个buffer进行处理,
**但如果一个文件相对较大,显然不能直接读取到内存当中
**所以只能将文件分段读取出来进行crc校验,
**然后循环将上一次的crc校验码再传递给新的buffer校验函数,
**到最后，生成的crc校验码就是该文件的crc校验码.(经过测试)
*/
unsigned char buf;
static int calc_img_crc(const char *in_file, unsigned int *img_crc, unsigned int docsize)
{
FILE* fd;
int nread;
int size;
int ret;
/*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,
**那么接收端也同样需要使用该值进行计算 */
unsigned int crc = 0x6E59438A; //as "wsun", crc32value is 0x6E59438A;
fd = fopen(in_file, "rb");
if (!fd) {
printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
return -1;
}
size = 0;
while ((nread = fread(buf, 1, docsize-8, fd)) > 0) {
crc = CrcGen_INT32(crc, (int*)buf, nread/4);
size+= nread;
break;
}
*img_crc = crc;
printf("calculate first %d bytes of file: ",size);
close(fd);
if (nread < 0) {
printf("%d:read %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
return -1;
}
return 0;
}
int main(int argc, char **argv)
{
FILE* filsave;
FILE* filver;
int status;
unsigned int ver = 0;
unsigned int verdate = 0;
unsigned int img_crc;
const char *in_file = argv;
const char *out_file= argv;
const unsigned intdocsize = atoi(argv);
if (argc < 3) {
usage();
exit(1);
}
/*Version 号产生程序，做相应更改以适用你自己的代码*/
{
int i;
for(i=0;__DATE__;i++)
{
verdate += __DATE__;
verdate= verdate ^ (verdate>>1)^ (verdate>>2)^ (verdate>>3)^ (verdate>>4)^ (verdate>>5);
}
}
/*计算CRC32*/
status = calc_img_crc(in_file, &img_crc, docsize);
if (status < 0) {
exit(1);
}
printf("[%s] is:\nCRC32:%08X\n", in_file, img_crc);
/*编译次数文件，计算当前的编译次数*/
filver = fopen("ver.txt","r");
if(!filver)
{
filver = fopen("ver.txt","w");
fprintf(filver,"%d",0);
fclose(filver);
filver = fopen("ver.txt","r");
}
if(filver)
{
fscanf(filver,"%d",&ver);
fclose(filver);
ver ++;
filver = fopen("ver.txt","w");
if(filver)
{
fprintf(filver,"%d",ver);
fclose(filver);
}
else
{
printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
return -1;
}
}
else
{
printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
return -1;
}
/*生成.c文件*/
filsave = fopen(out_file,"w");
if(filsave)
{
/*!三个变量的地址需要根据项目进行更改*/
fprintf(filsave,"const unsigned intprogram_crc32_chk_value_original __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFF8))) = 0x%08X;\r\n",img_crc);
fprintf(filsave,"const unsigned intprogram_crc32_chk_value_reserved __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFFC))) = 0xFFFFFFFF;\r\n");
// fprintf(filsave,"const unsigned intCompileTick __attribute__((used)) __attribute__((at(0x0806FFF4))) = %d;\r\n",verdate);
fclose(filsave);
}
else
{
printf("%d:open %s.\n", __LINE__, strerror(errno));
return -1;
}
/*输出编译次数，退出*/
printf("ver = %d\n",ver);
return 0;
}
编译工具采用VC，命令行调用compile crc32.c进行编译
其中compile.bat为
@echo off
path=.\VCPack\Bin;.\VCPack\Bin;%path%
set lib=.\VCPack\Lib
set include=.\VCPack\Include
(cl kernel32.libLIBC.lib OLDNAMES.lib %1
)&&(
link kernel32.libLIBC.lib OLDNAMES.lib%~n1.obj
)
pause
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
0000
不知解释的是否清楚，希望对大家有帮助~，单片机端的实现比较简单，有需要的话，我再另写一篇{:lol:}
整个的文件 这又是一个精华·················· 好强的节奏，加油 先收藏，这个后面自己有空调试玩玩 火钳留名，收藏了
楼主神人{:lol:} bbglx 发表于 2014-8-24 18:12
火钳留名，收藏了
楼主神人
不敢不敢，以前我用的东西，顺便整理一下，要不我都忘了。。
这个估计用的人会比较少吧 莫大的加精计划太有刺激性了。。。大家都开始放大招了。 很有技术档次的帖子，感谢分享 不知楼主在说啥～难道是因为我不会ARM么？{:funk:} 此贴必火啊，火钳刘明 非常详细啊，谢谢哥们了！ 好贴，收藏一下 楼主的飞币涨得很快啊
穿裤子的节奏哈，赞 学习了，，楼主好人 怎么飞币分分钟就破3000了 wangpengcheng 发表于 2014-8-24 18:36
非常详细啊，谢谢哥们了！
keil 下的，思想就是编译完成后自动生成含有crc32校验值的.c文件，然后编译第二次把新的校验值给编译进去，同样的方法也可以用在其它地方，嘿嘿 步之道 发表于 2014-8-24 18:23
莫大的加精计划太有刺激性了。。。大家都开始放大招了。
哈哈，我这里还有好多好东西呢，可惜手头上没有板子呢 qinshiysb 发表于 2014-8-24 19:10
怎么飞币分分钟就破3000了
每天这样的话，赶上工资了。。。 楼主这节奏简直快到不行啊~PS:楼主的win8用的还不错吧 好棒···收藏了 楼主高手，好强悍！！ yanpenghao 发表于 2014-8-24 19:33
楼主这节奏简直快到不行啊~PS:楼主的win8用的还不错吧
被发现了啊。。lz的win8可是正版的喔 sunnyqd 发表于 2014-8-24 19:46
被发现了啊。。lz的win8可是正版的喔
楼主，WIN8下用软件 兼容性好不? sunnyqd 发表于 2014-8-24 19:46
被发现了啊。。lz的win8可是正版的喔
我一直想玩玩WIN8 怕兼容性不好 WIN7下常用软件KEIL CW Cadence 这些软件能稳定运行不 好帖！先谢楼主再收藏{:victory:} 浪里白条 发表于 2014-8-24 19:56
楼主，WIN8下用软件 兼容性好不?
兼容性和win7差不多，要用的都能用，还没遇到过兼容性问题。
万一某个程序真的用不了，用兼容性选项选择XP就可以了 浪里白条 发表于 2014-8-24 19:57
我一直想玩玩WIN8 怕兼容性不好 WIN7下常用软件KEIL CW Cadence 这些软件能稳定运行不 ...
没问题，可以用的 期待楼主的MD5进行程序完整性检查 chenguanghua 发表于 2014-8-24 20:11
期待楼主的MD5进行程序完整性检查
没啥必要啊。。要的话，把crc32.c改成md5.c就可以了，将一个字的校验数据，改成四个字的 sunnyqd 发表于 2014-8-24 19:46
被发现了啊。。lz的win8可是正版的喔
哈哈，我从win8的第一个测试版用到现在哦
正版的话，刚开始是电话激活，后来就开始使用软件激活了，所以~
还是lz叼，哈哈哈 帖子质量越来越高了，好有难度。 sunnyqd 发表于 2014-8-24 19:13
keil 下的，思想就是编译完成后自动生成含有crc32校验值的.c文件，然后编译第二次把新的校验值给编译进去 ...
正在借鉴，谢谢！ yanpenghao 发表于 2014-8-24 20:43
哈哈，我从win8的第一个测试版用到现在哦
正版的话，刚开始是电话激活，后来就开始使用软件激活了，所以 ...
我是新配的本本，当时我还想要个win7的，不想要个win8的。。可惜人家没有。。只好悻悻的要了个win8的。。 sunnyqd 发表于 2014-8-24 20:58
我是新配的本本，当时我还想要个win7的，不想要个win8的。。可惜人家没有。。只好悻悻的要了个win8的。。 ...
原来是酱紫的呀，好像最近买的电脑都是预装win8了
今儿买了一个think pad也是预装的win8
不过在等不久就要出来win9 了，想想怎么就这么开心呢，哈哈哈 crc是整个应用程序算出的值吗 star_tale 发表于 2014-8-24 21:44
crc是整个应用程序算出的值吗
整个应用的.bin文件 关注，适合做产品用{:sweat:} 这个一定要mark! laotui 发表于 2014-8-24 20:48
帖子质量越来越高了，好有难度。
多谢支持呐 dgtg 发表于 2014-8-24 23:18
这个一定要mark!
多谢支持，写的不是很有条理，如果遇到的话比较好理解 lcptw 发表于 2014-8-24 22:53
关注，适合做产品用
是呢，加上这功能蛮好的 crc校验稍微有点费时间。校验可以做简单些，重要的是双备份区 技术僧，膜拜。 谢谢分享，这个可以加入到产品中去 fengyunyu 发表于 2014-8-25 06:44
crc校验稍微有点费时间。校验可以做简单些，重要的是双备份区
大神，请推荐你认为合适的算法
楼主高手，收藏！ sunnyqd 发表于 2014-8-24 22:35
整个应用的.bin文件
嗯，值得借鉴
弱弱的问一句，每个芯片的id都不一样吗 不错，值得学习。。。。。。。。 楼主强人，知道这么多 wangpengcheng 发表于 2014-8-24 18:36
非常详细啊，谢谢哥们了！
你太猛了，飞币都飞成啥样子了 楼主果然是高手。 楼主的资料高，以后的的程序里都用上。。。 fengyunyu 发表于 2014-8-25 06:44
crc校验稍微有点费时间。校验可以做简单些，重要的是双备份区
一般CM3和CM4的MCU有硬件CRC的，要不就可以做校验和，但要注意给数据移位再加，这样重复的概率小 wxfje 发表于 2014-8-25 07:19
大神，请推荐你认为合适的算法
校验和和，如checkval = ((checkval<<1)|(((uint32)checkval)>>31) ) + *(dataptr++) star_tale 发表于 2014-8-25 08:14
嗯，值得借鉴
弱弱的问一句，每个芯片的id都不一样吗
如果有唯一ID的话，每个芯片的ID都不一样的 果然强大 楼主高人，币真是飞一样啊。 zndz410 发表于 2014-8-25 11:43
楼主高人，币真是飞一样啊。
大家都发力转fb呢 思路很好！ crm 发表于 2014-8-25 12:15
思路很好！
这种方法可以经过了实践检验的喔 非常棒！谢谢！ sunnyqd 发表于 2014-8-25 10:34
校验和和，如checkval = ((checkval31) ) + *(dataptr++)
谢谢回复，抽空试试先 wxfje 发表于 2014-8-25 21:39
谢谢回复，抽空试试先
但这样重复的概率是比较大的，你可以自己改进一下 LZ貌似半天涨了2000飞币 sunnyqd 发表于 2014-8-25 21:47
但这样重复的概率是比较大的，你可以自己改进一下
好的，谢谢指教 fengyunyu 发表于 2014-8-25 22:09
LZ貌似半天涨了2000飞币
是呀，楼主的飞币这两天涨到很猛呀！ fengyunyu 发表于 2014-8-25 22:09
LZ貌似半天涨了2000飞币
明天楼主就要干活了。。 wxfje 发表于 2014-8-25 22:13
是呀，楼主的飞币这两天涨到很猛呀！
这两天刚好没啥事情，嘿嘿 楼主厉害啊，学习一下。 挺好用，呵呵！ wangpengcheng 发表于 2014-9-1 20:18
挺好用，呵呵！
那是啊，产品上用的很爽 sunnyqd 发表于 2014-9-1 21:10
那是啊，产品上用的很爽
再次表示感谢！{:titter:} wangpengcheng 发表于 2014-9-1 21:11
再次表示感谢！
{:sweat:} 马上应该就用得着了，赶紧的copy，锁进保险柜 CRC校验，标记一下。 谢谢分享。。。 楼主高手，好强悍！！ 非常好的帖子,谢谢楼主分享 crc = 0x04C11DB7 ^ (crc<<1);
里面的0x04C11DB7 ，怎么来的。
原来MDK还能这么用。 gujiamao_love 发表于 2014-10-3 17:24
crc = 0x04C11DB7 ^ (crc
用你给你网页，原来是CRC polynom。 好东西 这个很有价值，有理有据。 高手，学习啦 谢谢，学习了 学习了!!! mark，有空学习下 收藏了！！谢谢 CRC32校验这个写的不错，不知道这个校验速度你测过没有，我觉得你在写一点关于加密解密的。 有用。。收藏着。。会用到。 谢谢分享。。。 这个不错 标记,日后慢慢看. 收藏了，多谢楼主。 学习了
。。。 谢谢分享，收藏了！ 不错，多谢分享！ 好东西。收藏一下。 谢谢分享 这个帖子很有深度 mark！！！！
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