前面介紹了MCUboot的基礎(chǔ)知識(shí)，您可通過上方鏈接回顧，本章將著重介紹其中的Overwrite模式，以及在FSP中如何配置、如Flash怎樣劃分、安全校驗(yàn)的方式等。本文以RA6M4 1M Code Flash產(chǎn)品為例，使用Flat mode（不啟用TrustZone）說明Overwrite模式進(jìn)行升級(jí)時(shí)的注意事項(xiàng)。

首先回顧一下Overwrite模式升級(jí)的流程。

MCUboot Overwrite模式解

從代碼框架來看，整體劃分為三部分，Bootloader，Primary Slot（保存了低版本的User Application v1.0）和Secondary Slot（保存了待更新的高版本User Application v2.0）。

初始狀態(tài)下，芯片中燒錄了Bootloader和Primary Slot，代碼從Bootloader處啟動(dòng)，跳轉(zhuǎn)至Primary Slot中的User Application v1.0。在User Application v1.0運(yùn)行過程中，接收來自外部的更高版本Firmware v2.0，并燒寫到Secondary Slot中，燒寫完成后，執(zhí)行軟件復(fù)位Software reset，代碼重新從Bootloader開始運(yùn)行。此時(shí)Bootloader判斷Secondary Slot中代碼的版本（v2.0高于v1.0），檢查其完整性等等，校驗(yàn)通過后，將Primary Slot擦除，并將Secondary Slot中的內(nèi)容拷貝到Primary Slot中。之后跳轉(zhuǎn)至Primary Slot中的新代碼v2.0執(zhí)行。比較升級(jí)操作的初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)，發(fā)現(xiàn)Primary Slot中運(yùn)行的代碼從低版本的v1.0變?yōu)楦甙姹镜膙2.0。

在e2 studio中進(jìn)行開發(fā)時(shí)，Bootloader和User Application為相互獨(dú)立的Project，但位于同一個(gè)Workspace中。先Build Bootloader Project，然后Build位于Primary Slot的User Application Project，由于Bootloader規(guī)定了對(duì)于整個(gè)存儲(chǔ)空間的劃分，同時(shí)包含了對(duì)User Application Image進(jìn)行簽名/驗(yàn)簽所用的密鑰，因此Application Project會(huì)依據(jù)Bootloader build輸出的Bootloader Data File代替原有的Linker Script File（鏈接腳本文件）進(jìn)行l(wèi)ink，并利用Bootloader包含的密鑰進(jìn)行Image映像文件的處理。

1新建Bootloader并配置MCUboot參數(shù)

由于Bootloader是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此我們第一步創(chuàng)建Bootloader Project并配置一些關(guān)鍵選項(xiàng)如Flash Layout和加密算法等。

對(duì)于Bootloader Project，可以在e2 studio中新建并命名。在FSP的Stack選項(xiàng)卡下，點(diǎn)擊New Stack → Bootloader → MCUboot，即可將該功能添加進(jìn)來。

FSP中添加MCUboot

添加MCUboot之后，由于它依賴一些底層驅(qū)動(dòng)，如Flash，Crypto等，因此會(huì)在初始界面提示錯(cuò)誤，按照提示信息逐個(gè)修復(fù)即可，此處不詳細(xì)展開。

FSP中MCUboot

將所有的錯(cuò)誤修正后，配置MCUboot的關(guān)鍵屬性。

FSP中MCUboot General屬性

展開Common選項(xiàng)下的General屬性，對(duì)于幾個(gè)可配置的關(guān)鍵選項(xiàng)，說明如下：

升級(jí)模式Upgrade Mode，可以從Overwrite、Swap和Direct XIP中選擇，此次選擇Overwrite Only。該選項(xiàng)是決定Bootloader大小的關(guān)鍵性因素，Overwrite模式最小，Swap模式最大。

Validate Primary Image，建議設(shè)定為Enabled，除非資源非常緊張，開啟這部分功能帶來的代碼量增加不過幾十字節(jié)而已。

Downgrade Prevention（Overwrite Only），假如設(shè)定為Disabled，則每次Secondary Slot中有新的Image，都會(huì)拷貝到Primary Slot中（安全校驗(yàn)通過的前提下）。假如設(shè)定為Enabled，則Bootloader會(huì)檢查Secondary Slot中存儲(chǔ)的Image版本，高于Primary Slot中Image版本的情況下才會(huì)拷貝。可根據(jù)實(shí)際需要選擇。

FSP中MCUboot Signing and Encryption Options屬性

展開Common選項(xiàng)下的Signing and Encryption Options屬性，對(duì)于幾個(gè)可配置的關(guān)鍵選項(xiàng)，說明如下：

簽名類型Signature Type，規(guī)定了對(duì)于Application Image進(jìn)行簽名所用的方式，可從None，ECDSA P-256，RSA 2048，RSA 3072四項(xiàng)中任選其一。假如使能簽名，則代碼量最小的是ECDSA P-256

Encryption Scheme，根據(jù)對(duì)于Application Image是否加密進(jìn)行設(shè)定。默認(rèn)是Disabled，假如使能，則可以從ECIES-P256和RSA-OAEP (RSA 2048 only)中任選其一。Encryption Enabled情況下，Bootloader代碼量會(huì)明顯增加

接下來配置Flash Layout

對(duì)于Flash Layout來說，由于升級(jí)模式已鎖定Overwrite，在此基礎(chǔ)上決定Bootloader的大小因素就只剩下校驗(yàn)算法的選擇了。

由于Bootloader占據(jù)從0地址開始的空間，而RA6M4在低地址上的8個(gè)block大小均為8KB，因此我們將Bootloader大小設(shè)定為64KB，即0x10000。由于高地址上的Block大小為32KB，因此對(duì)于1MB code flash的RA6M4來說，可以將剩下的30個(gè)（37-8+1）Block等分，Primary Slot和Secondary Slot各占15 Blocks（0x78000字節(jié)）。

RA6M4線性模式下Code Flash地址空間

FSP中MCUboot Flash Layout設(shè)置

Bootloader Flash Area Size (Bytes)：

設(shè)定為0x10000即可

Image 1 Header Size (Bytes)：

前面的劃分Primary Slot和Secondary Slot包含Header，對(duì)于Cortex-M33內(nèi)核的產(chǎn)品，有中斷向量表對(duì)齊的要求，因此我們建議將Header size統(tǒng)一設(shè)定為0x200，以支持Application的所有中斷。

Image 1 Flash Area Size (Bytes)：

根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，填入0x78000 （15個(gè)32K block）

由于Scratch Area僅針對(duì)Swap模式有效，因此在Overwrite模式下設(shè)定為0即可。

至此，對(duì)于Bootloader的配置已經(jīng)完成了。

接下來我們需要在hal_entry.c中增加對(duì)函數(shù)mcuboot_quick_setup()的調(diào)用。在e2 studio界面下，Project Explorer中找到Developer Assistance找到Call Quick Setup，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選，保持左鍵按下的狀態(tài)，拖動(dòng)到hal_entry.c文件的hal_entry()函數(shù)定義之前。

利用Developer Assistant向源碼中增加mcuboot_quick_setup定義

然后在hal_entry()入口處增加對(duì)函數(shù)mcuboot_quick_setup的調(diào)用。

在hal_entry()入口處增加調(diào)用mcuboot_quick_setup

Build Project可以順利完成，提示“0 errors, 0 warnings”。在Debug文件夾下確認(rèn)包含同名的***.bld文件，用文本編輯器打開，檢查內(nèi)容。

Bootloader Project Build生成的.bld文件

.bld文件是XML格式的，主要包含兩部分：

第一部分是symbol，主要包含Bootloader對(duì)Flash Layout的設(shè)定，F(xiàn)LASH_IMAGE_START值為0x00010200，即位于Primary Slot的Application Project實(shí)際Link（鏈接）地址。FLASH_IMAGE_LENGTH值為0x00077E00，即Primary Slot大?。?x78000）減掉Header Size（0x200）。

第二部分是對(duì)Application Image進(jìn)行簽名所用到的Python命令，對(duì)于該命令來說，輸入是Application Project Build生成的原始Binary（二進(jìn)制）文件，輸出是同名的簽名后的文件，后綴是.bin.signed。同時(shí)傳入的參數(shù)還有文件版本，簽名所用的密鑰等。由于RA6M4搭載了支持TrustZone的Cortex-M33內(nèi)核，因此文件的結(jié)構(gòu)包含了對(duì)TrustZone的支持。對(duì)于不啟用TrustZone的應(yīng)用場(chǎng)景，我們僅需關(guān)注Python命令的第一部分。