在一些比較嚴格的行業(yè)里面，不是說你的程序能完成必要功能就可以，還需要添加一些額外的功能，比如最常見的看門狗功能，它可以在程序死機時完成重啟，但也僅僅如此而已。很多異常它是無法檢查的，比如程序偶然跑飛，ram 異常、flash異常等其他問題，只有程序hardfault或者其他嚴重問題導(dǎo)致程無法喂狗時才能起作用。

所以有些產(chǎn)品為了保障安全，會增加安規(guī)代碼，保證程序能夠正常運行（UL/CSA/IEC 60730-1/60335-1 B類認證）。

自檢內(nèi)容

MCU 安全檢查一般包括以下幾個方面：

1、CPU 自測（寄存器測試）

2、系統(tǒng)時鐘頻率測量（保證時鐘正常工作，不快也不慢，GD 芯片在短路晶振后，程序暫停運行，無法檢查，但是 ST 芯片會自動切換到內(nèi)部時鐘，可以由程序檢查這種異常）

3、RAM 自檢

4、FLASH 存儲器完整性檢查

5、獨立看門狗、窗口看門狗檢查

6、安全相關(guān)變量檢查

7、中斷檢查

8、I/O 口檢查

9、棧檢查

10、程序流程控制

11、AD 口檢查

你會發(fā)現(xiàn)真要完成這份安規(guī)代碼，難度不是一般的大，不過一般芯片廠商會提供相關(guān)參考例程和相關(guān)文檔，但不是說有了這些資料就完全沒有問題了。

比如 ST 提供了一個參考例子，但是它使用的 HAL 庫（事實上它還有標準庫，當時不知道），如果原本程序用的標準庫，那么就需要進行移植，這個工作量也不是一般大（首先要能理解程序，才能進行正確移植，而里面的邏輯還是很復(fù)雜的）。如果你不想移植，還有一個辦法是使用 lib 庫，就是將相關(guān)功能打包成一個庫，雖然程序會大一些（畢竟很多底層代碼和原來的重復(fù)了），但確實是比較簡單的方法（前提是 flash 夠大）。

魚鷹走的是第一條路，移植，并且將相關(guān)的底層代碼提供了接口，這樣不管是用標準庫還是 HAL 庫，只要自己實現(xiàn)這這些特定的接口即可完成。

另外，參考例子只是實現(xiàn)了一個最基本的功能，在真正的產(chǎn)品不一定能適用。比如你的程序負載大，而里面為了測量時鐘頻率，幾百微秒時間就要進入一次中斷（即使是分頻后），如果剛好在中斷產(chǎn)生時，其他程序禁用了中斷，運行這些代碼有可能就會出現(xiàn)問題，很容易錯過中斷而導(dǎo)致復(fù)位。

在我一開始移植的時候就是如此，在一個簡單的程序里面可以正常運行很長時間，但是移植到產(chǎn)品工程里面，時不時出現(xiàn)時鐘檢查不通過的時候，導(dǎo)致程序不停重啟，最終魚鷹通過 DMA 傳輸?shù)姆绞浇鉀Q了這個問題，再也不會因為時鐘檢查不通過導(dǎo)致重啟了。

另外一個難點是對 .sct （分散加載）文件的理解，這個會在后面介紹。

安規(guī)相關(guān)的內(nèi)容實在是太多，要寫的話可以寫成一個系列了，如果各位道友感興趣的話，多多轉(zhuǎn)發(fā)支持一下魚鷹，如果效果不錯，魚鷹會考慮完成后續(xù)的其它部分。（這里有一份比較全面但簡單一些的參考文章可以看看 http://news.eeworld.com.cn/mp/STM32/a80041.jspx，只介紹如何做，沒怎么介紹為什么這么做）

資料

ST 相關(guān)資料可以查看以下內(nèi)容（www.st.com，下載時需要注冊郵箱才行，魚鷹公眾號后臺提供了部分資料，可自行領(lǐng)?。?/p>

《AN4435 應(yīng)用筆記》中文版，《AN277》（ROM Self-Test）

STM8-SafeCLASSB

https://www.st.com/en/embedded-software/stm8-safeclassb.html

STM32-CLASSB-SPL(基于標準外設(shè)庫)

https://www.st.com/en/embedded-software/stm32-classb-spl.html#tools-software

X-CUBE-CLASSB(基于HAL庫)

https://www.st.com/en/embedded-software/x-cube-classb.html（不同版本有不同芯片，比如 2.2.0 版本的是 Fx 相關(guān)的，2.3.0 是H7、G0 相關(guān)的）

當然國產(chǎn)芯片也一般會提供例程。

本篇筆記只介紹其中一個內(nèi)容，即 FLASH 檢查，換句話說就是程序完整性檢查。

FLASH 檢查

我們以比較復(fù)雜的 boot + app + rtos ，開發(fā)環(huán)境 keil 、stm32f103 為例介紹相關(guān)知識。

一般 boot 和 app 部分是用不同工程管理的，所以 app 部分代碼只能檢查自身的完整性，而不能檢查 boot 部分。

并且 app 的 flash 區(qū)也不是完全檢查的，有一小部分是也沒法檢查的，但這并不影響它的功能（既然已經(jīng)跳轉(zhuǎn)到 app 里面了，那么 boot 部分 flash 即使在運行時有問題也不影響功能，而如果變量初始值的flash有問題就是關(guān)鍵變量檢查的問題了）。

現(xiàn)在就是如何檢查的問題了。

如何檢查 | 基本原理

校驗手段有很多，比如 和校驗、MD5 校驗、CRC 校驗，這里我們使用 CRC，因為一般芯片內(nèi)部會內(nèi)置該外設(shè)硬件計算（如果沒有，可以純 CPU 計算）。

然后我們需要了解完整性檢查的基本原理。

所謂程序完整性檢查，就是在下載代碼前，先用工具把要校驗的部分通過計算公式計算出一個值，保存在某個地方（flash），然后程序在運行的時候，自己也去讀取要校驗的 flash 部分，通過同樣的計算公式計算出一個值，然后將這個值和保存在 flash 里面的值進行比較，就可以看出代碼是否存在異常了，有異常及時處理，沒有異常就繼續(xù)重新檢查。

而檢查分成兩個步驟：

1、開機時，一次性完成所有計算，保證運行前完整。

2、正常運行時，定時計算，每次計算一個小塊，當計算完最后一塊時才比較結(jié)果，成功就重新繼續(xù)計算，失敗則終止程序運行，周而往復(fù)（計算需要較長的時間，分時計算可以不影響程序正常功能），這樣可以保證程序在運行時也能檢查 FLASH 的完整性，防止 FLASH 運行過程中破壞掉。

現(xiàn)在有個問題，CRC 保存在何處才是合適的？

隨便保存在一個地方肯定是不行的。假設(shè)這個位置在要校驗代碼部分的里面，那么當工具計算這個值時，又會篡改掉校驗部分里面的數(shù)據(jù)（因為你把 CRC 值放到里面了），那么你的程序校驗時，肯定不通過，因為你讀了一個被改變的 CRC 值。所以這個值一定要放在代碼的最后面才行。

另外前面說過，運行時會一小塊一小塊，所以要保證你的 CRC 值存放位置應(yīng)該在小塊大小的邊界位置上。比如一次計算 16 字節(jié)，那你存放的位置應(yīng)該是 16 的倍數(shù)才是正常的。

所以，CRC 存放位置存在這兩個限制。

另外，如何提前計算好 CRC 的值呢？IAR 內(nèi)置該功能，而 KEIL 我們可以借助強大的開源工具 SRecord《功能強大的 HEX 開源轉(zhuǎn)換工具，你值得擁有》（一轉(zhuǎn)眼，這篇文章差不多鴿了四個多月了）幫助我們計算。

基本知識都了解的差不多了，接下來就是如何操作的問題。

實操

1、固定 CRC 位置。

我們可以在啟動文件的最后加入以下代碼（END 前）

這里默認是 0x3D334398，但會在后續(xù)修改成正確的 CRC 值

;*******************************************************************************
; User Checksum - must be placed at the end of memory
;*******************************************************************************
                AREA    CHECKSUM, DATA, READONLY, ALIGN=6
                EXPORT  __Check_Sum
; Alignement here must correspond to the size of tested block at FLASH run time test (16 words ~ 64 bytes)!!!
                ALIGN
__Check_Sum     DCD     0x3D334398;                  ; Check sum computed externaly

這里保證了 __Check_Sum 的地址是 2 ^ 6 大小對齊，所以你的計算小塊可以這個大小，當然也可以小一些，比如 2 ^ 5 等。這樣就可以將檢查部分分成固定的小塊，不會多，也不會少，剛剛好（必須）。

那么如何將這個地址固定在代碼最后呢？這個時候就需要我們的 .sct 文件發(fā)揮作用了

（ClassB_stm32F10x.sct）。
ER_IROM1 0x08000000 0x10000  {  ; load address = execution address
      *.o (RESET, +First)
      *(InRoot$$Sections)
      .ANY (+RO)
      *.o (CHECKSUM, +Last) ;放置在最后
    }

我們用了 +Last 將其放置在代碼的最后部分，你想把它放置在 bin 文件最后面？暫時魚鷹還沒想到怎么做，有知道的道友可以告訴魚鷹（通過 sct 的方式）。

2、CRC 計算腳本

在 windows 叫批處理，.bat ，我們可以在參考例程中找到。crc_gen_keil.bat

我們需要需改三個位置

第一個是你的計算工具的路徑，里面應(yīng)該要有計算工具。

第二個就是你的工程名字，我們通過下面位置確定（魚鷹用的 Main）：

最后是工程路徑。一般在 Objects 文件夾里面，而 map 文件一般在 Listings 文件夾里面。

說白了，這些變量就是為了讓腳本能夠找到 map、hex 文件和工具。但一般默認工程，這兩個文件可能不在一個文件夾里面，所以我們可以對例子中的批處理文件 crc_gen_keil.bat 進行適當修改。

map 文件的作用是為了讓腳本能夠搜索到 __Check_Sum 的地址，然后就可以計算 CRC 并修改 HEX 里面這個值了。

另外還有新增了一個變量 HEX_ADRR，當我們的計算位置不是從 0x08000000 開始時（比如 app 起始地址在 0x08009000），我們就可以修改這個變量值。還有我們希望在計算完并修改 CRC 后可以自己生成 bin 文件方便我們更新固件，還需要加入轉(zhuǎn)化成 bin 的命令。

其中為了下載修改（CRC）后的 HEX 文件，我們還需要簡單修改一下，用于判斷工具是否存在，不存在，直接刪除 hex 和 axf 文件（防止下載未修改的文件）。

%xxx% 類似腳本中的 $xxx

if not exist %SREC_PATH% (
    echo %SREC_PATH% is not exit, exit
    echo ----------------------------------------del %INPUT_HEX% -- %AXF_FILE% ---------------
    del %INPUT_HEX% %AXF_FILE%
    exit
)