单片机Flash自检和添加CRC常见方法

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编排 | strongerHuang

市面上很多基于单片机的产品都具有在线或离线升级功能，为了防止升级过程出现意外，一般我们都会对Flash程序数据进行校验，常见的就是添加 CRC 校验信息。
本文给大家讲述一下Keil和IAR中计算CRC值的方法。

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Flash自检的流程

Flash的自检一般分为启动时自检和程序运行时自检两个阶段。不管是哪种自检，其思路都是：在程序编译完成后，计算整个程序的CRC值，然后将这个CRC值添加到可执行文件末尾，再将带有CRC校验值的可执行文件烧录到MCU中。程序启动后，由程序中的自检代码重新根据当前Flash内容（不包括预存的CRC校验值）计算一次CRC值，再与之前预先计算并烧录到Flash中的CRC校验值进行比较，如果一致就通过检测。
这两个自检阶段的区别就是：程序启动自检是一次性对整个实际Flash代码范围计算出最终的CRC值；而运行时的自检，为了不影响其他程序模块的运行，计算CRC的过程是分步进行的，每次计算一部分，分多次计算出最终的CRC值。围绕Flash的自检所发生的问题可以归为两大类，一类是预先计算CRC值时和上电后计算CRC值的Flash范围设置是否一致；第二类就是预先计算CRC时和上电后计算CRC采用的CRC算法是否一致。

如何添加CRC值

下面我们主要介绍如何添加CRC校验值到可执行文件。
1、基于IAR环境如果你使用IAR，那么添加CRC值的配置相对比较简单。通过配置IAR的CRC计算参数，自动对整个FLASH空间进行CRC计算，并将计算结果放到FLASH的末尾。1. 修改Link文件，指定CRC值的存放位置在Link文件中增加下面语句，指定checksum在FLASH中的存储位置。（可点击图片放大查看）
该语句指定将CRC的值放在FLASH的末尾位置,是整个FLASH空间的末尾，不是应用程序的代码末尾。这样，CRC值的位置就是固定的。不会随代码大小而变化。在自检代码中，可以通过__checksum读取Flash中保存的CRC校验值来与重新计算的CRC值进行比较。
2. 配置Checksum页面的参数在link文件中指定了checksum的存储位置后，还要在工程配置菜单中，配置计算CRC值的范围和参数。见下图（可点击图片放大查看）：IAR的checksum页面分为两个部分。第一部分，也就是红线圈出的部分。定义了FLASH中需要计算CRC的范围和空闲字节填充值。这里注意要留出flash末尾存储CRC值的位置。剩下的部分，就是对checksum计算参数的设定部分。Checksum size：选择checksum的大小（字节数）Alignment：指定checksum的对齐方式。一般，处理器不支持非对齐访问时有用，不填的话默认1字节对齐。Algorithm：选择checksum的算法Complement：是否需要进行补码计算。选择“As is”就是不进行补码计算。Bit order：位输出的顺序。MSB first，每个字节的高位在前。LSB first，每个字节的低位在前。Reverse byte order within word：对于输入数据，在一个字内反转各个字节的顺序。Initial value：checksum计算的初始化值Checksum unit size：选择进行迭代的单元大小，按8-bit，16-bit还是32-bit进行迭代。3. STM32CRC外设的配置与上图IARchecksum的配置对应，STM32 CRC外设可以按以下配置：POLY= 0x4C11DB7（CRC32）Initial_Crc = 0Xffffffff输入/输出数据不反转输入数据：根据实际Flash范围设定，留出CRC校验值的位置
CRC外设初始化及计算代码（可点击图片放大查看）：2、基于Keil环境KEIL没有提供直接生成CRC值的功能，所以需要借助外部的工具计算CRC值，然后添加到可执行文件的末尾。在X-CUBE-CLASSB软件中提供了bat文件，它会利用外部工具Srecord来生成整个Flash的CRC校验码并放在文件末尾。这个工具同样也可以和标准外设库的ClassB库一起用。下面我们就来看看如何在KEIL工程中利用Srecord工具来添加CRC值。
1. 安装Srecord工具下载Srecord 工具（http://srecord.sourceforge.net ）。将srec_cat.exe，srec_cmp.exe，srec_info.exe拷贝到C:\SREC（自己新建）目录下。
2. 添加crc_gen_keil.bat及crc_load.ini文件到KEIL工程同级目录下打开X-CUBE-CLASSB软件包中的任意KEIL工程目录，将其中crc_gen_keil.bat及crc_load.ini文件拷贝到自己的KEIL工程目录下。crc_gen_keil.bat：利用外部工具Srecord来生成整个Flash的CRC校验码并放在文件末尾。crc_load.ini：这个文件调试时有用，用来配置调试时导入带CRC校验码的HEX，避免对FLASH检测失败导致程序无法正常运行。这两个文件中的内容也需要根据新工程路径进行修改：

• 将crc_gen_keil.bat中的TARGET_NAME和TARGET_PATH改成跟新工程一致。否则不能成功的自动生成带CRC校验值的HEX文件。

• Crc_load.ini文件中的路径和文件也要和实际的一致

3. 添加定义CRC校验码存储区域（可点击图片放大查看）在分散加载文件中将CHECKSUM指定在代码的末尾。和IAR不同的是，通过在分散加载文件中+last指定checksum的位置，它不是将其固定放在整个flash地址的末尾，而是放在实际代码的末尾。（可点击图片放大查看）
4.添加外部命令让KEIL在编译结束后，自动生成一个带CRC校验值的HEX文件
定义debug和flash download使用的HEX文件路径，使用带CRC校验值的HEX文件。


5. STM32CRC外设的配置这里需要注意,从X-CUBE-CLASSB的软件包里拷贝出的crc_gen_keil.bat文件，里面的BYTE_SWAP设为1，也就是它在计算CRC值的时候，输入的数据，在一个字内按字节颠倒顺序。
所以直接用HAL_CRC_Calculate函数进行计算结果是不对的。可以参考下面的代码来初始化及进行计算：（可点击图片放大查看）或者，将crc_gen_keil.bat文件，里面的BYTE_SWAP改为0， 就可以直接调用HAL_CRC_Calculate函数进行计算了。

总结

本文介绍了基于IAR及ARM KEIL中如何添加CRC校验值的过程。在X-CUBE-CLASSB软件包中，也都可以找到对应的例程。如果在调试中，遇到FLASH CRC校验出错，也不用急。可以从计算CRC值的范围设置是否一致和采用的CRC算法是否一致这两个方面去找原因。一定要调试看看代码实际执行的情况，比如要测试的地址范围和实际代码执行时计算的地址范围是否一样，防止因为coding错误造成检测不通过。