引導(dǎo)加載程序概述

在產(chǎn)品開發(fā)的初始階段，引導(dǎo)加載程序可能經(jīng)常被忽視，因?yàn)樗皇侵饕淖罱K產(chǎn)品。但是，它允許公司使用僅滿足其最終功能集的一部分的軟件來啟動(dòng)其產(chǎn)品，然后在產(chǎn)品投放市場(chǎng)后向其產(chǎn)品添加功能或解決錯(cuò)誤。

引導(dǎo)加載程序的用途

隨著嵌入式設(shè)計(jì)在功能和連接性方面的發(fā)展，支持遠(yuǎn)程應(yīng)用程序更新的需求也在增加。嵌入式連接不限于單一通信協(xié)議，具有多種形式，在汽車、工業(yè)、消費(fèi)、醫(yī)療和物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 等不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)中至關(guān)重要。

引導(dǎo)加載程序是一個(gè)程序，允許您通過許多方便的接口加載應(yīng)用程序固件，如UART，CAN/CAN FD，LIN，I 2C等。當(dāng)您打開或重置微控制器 （MCU） 時(shí)，引導(dǎo)加載程序是第一個(gè)運(yùn)行的程序，用于檢查是否存在上傳請(qǐng)求。如果有，它將上傳新固件并將其編程到閃存中。這是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程，但不用擔(dān)心，我們通過在 MPLAB? 代碼配置器 （MCC） 中提供引導(dǎo)加載程序庫來簡(jiǎn)化將引導(dǎo)加載程序添加到您的設(shè)計(jì)中，MCC 是一種免費(fèi)的圖形代碼生成工具，可幫助使用 PIC24 微控制器 （MCU） 和 dsPIC33 數(shù)字信號(hào)控制器 （DSC） 進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。

生成的引導(dǎo)加載程序代碼的主要要求是：

確定是否加載了有效的最終應(yīng)用程序

通信/執(zhí)行支持的命令

驗(yàn)證收到的最新固件的真實(shí)性和完整性

擦除/重寫最終應(yīng)用程序內(nèi)存空間

將控制權(quán)移交給最終應(yīng)用程序

健壯性需要一些附加功能：

確保擦除/寫入地址超出引導(dǎo)加載程序內(nèi)存范圍

允許主機(jī)讀取程序存儲(chǔ)器

檢測(cè)損壞的最終應(yīng)用程序代碼并正?；謴?fù)

這些是如果您自己開發(fā)引導(dǎo)加載程序可能會(huì)遇到的一些復(fù)雜性。但是，MCC 引導(dǎo)加載程序庫抽象了這些復(fù)雜性，并簡(jiǎn)化了在 MCC 中只需單擊幾下即可添加引導(dǎo)加載程序的過程。我們的 MCC 引導(dǎo)加載程序經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試，包括檢查和平衡，可在您的設(shè)計(jì)中構(gòu)建彈性和健壯性，以避免意外損壞。

安全固件升級(jí)

對(duì)于執(zhí)行固件更新的開發(fā)人員來說，安全性是一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，我們最不希望看到的就是被黑客入侵。執(zhí)行固件更新的開發(fā)人員應(yīng)進(jìn)行身份驗(yàn)證，甚至可以選擇性地加密其應(yīng)用程序映像，以防止任何人深入了解專有固件或逆向工程和入侵系統(tǒng)。我們的高性能 dsPIC33C DSC 和低功耗 PIC24F MCU 與我們的 ATECC608 加密身份驗(yàn)證?和 TrustAnchor100 （TA100） 加密汽車?安全 IC 或 dsPIC33C MPT 安全 DSC 相結(jié)合，提供了一組特別有趣的安全功能，可實(shí)現(xiàn)不可變的安全啟動(dòng)和安全固件升級(jí)功能。

安全啟動(dòng)可確保僅在設(shè)備上執(zhí)行授權(quán)固件;但是，黑客可能會(huì)嘗試?yán)门f固件并嘗試撤消任何固件更新。例如，黑客可能會(huì)嘗試使用較舊的映像重新刷新設(shè)備，這可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患。防回滾通過確保這些黑客無法加載舊版本的固件來防止這些攻擊。但是，回滾可以用于恢復(fù)目的，但前提是已獲得授權(quán)。

我們還能如何使這些引導(dǎo)加載程序健壯？除了在電源事件后延遲軟件執(zhí)行外，強(qiáng)大的引導(dǎo)加載程序入口方法對(duì)于保護(hù)應(yīng)用程序也很重要。不建議使用過于簡(jiǎn)單的輸入方法，例如僅檢測(cè)單個(gè)UART字節(jié)。包含“32”和“1”位混合的 0 位或更長(zhǎng)的檢測(cè)序列不太可能意外解碼隨機(jī)通信噪聲。還建議在引導(dǎo)加載協(xié)議中實(shí)現(xiàn)閃存解鎖命令，而不是在應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)硬編碼。主機(jī)應(yīng)用程序不僅應(yīng)負(fù)責(zé)發(fā)送進(jìn)入引導(dǎo)加載程序模式的命令，還應(yīng)負(fù)責(zé)發(fā)送單獨(dú)的命令以解鎖擦除/寫入操作，然后才能允許發(fā)送修改閃存內(nèi)容的其他命令。

信任不僅依賴于設(shè)備，還依賴于制造過程。利用生產(chǎn)線中的弱點(diǎn)是黑客的首要目標(biāo)之一。將密鑰和機(jī)密與制造隔離同樣重要?？蛻艨梢詫⑦@一負(fù)擔(dān)留給Microchip的安全工廠，并利用我們值得信賴的配置服務(wù)。

Microchip的解決方案/MCC旋律簡(jiǎn)介

開發(fā)自定義引導(dǎo)加載程序代碼可能是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過程。面對(duì)所有這些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，Microchip的解決方案如何解決它們？

適用于 dsPIC33 DSC 和 PIC24 MCU 的 MCC 引導(dǎo)加載程序允許客戶配置和使用引導(dǎo)加載程序以及與引導(dǎo)加載程序關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序。引導(dǎo)加載程序在設(shè)計(jì)中的集成包括三個(gè)部分：

主機(jī)應(yīng)用程序

設(shè)備引導(dǎo)加載程序

設(shè)備端應(yīng)用

主機(jī)應(yīng)用程序負(fù)責(zé)加載新的十六進(jìn)制文件，并通過支持的命令語法將其發(fā)送到引導(dǎo)加載程序。設(shè)備終端應(yīng)用程序需要了解引導(dǎo)加載程序，并且必須了解如何在請(qǐng)求或配置的事件時(shí)將控制權(quán)返回給引導(dǎo)加載程序。默認(rèn)情況下，設(shè)備引導(dǎo)加載程序生成為在啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行，并確認(rèn)是否加載了有效的應(yīng)用程序。如果存在有效的應(yīng)用程序，則放棄控制權(quán);否則，該操作將保留在引導(dǎo)加載程序中。

用于管理引導(dǎo)加載程序過程的主機(jī)應(yīng)用程序可以是Microchip的統(tǒng)一引導(dǎo)加載程序應(yīng)用程序，它可以是獨(dú)立的應(yīng)用程序，也可以是單獨(dú)的外部微控制器設(shè)備。無論哪種方式，最終目的都保持不變：通過使用引導(dǎo)加載程序和支持的命令更新最終應(yīng)用程序固件版本。

MCC Melody和引導(dǎo)加載程序庫應(yīng)該提供您所需的所有支持，以加快設(shè)計(jì)/最終應(yīng)用程序的開發(fā)時(shí)間。MCC Melody提供的升級(jí)和靈活的架構(gòu)，由MCC Classic開發(fā)而成，使配置設(shè)備，外圍設(shè)備，庫和代碼變得簡(jiǎn)單。它清楚地可視化組件的依賴項(xiàng)以簡(jiǎn)化開發(fā)，并通過在驅(qū)動(dòng)程序級(jí)別啟用內(nèi)容版本控制來提供易于維護(hù)。您可以使用 MCC Melody 輕松跨微控制器遷移，以滿足您的應(yīng)用需求。

MCC Melody提供庫、驅(qū)動(dòng)程序、外設(shè)庫（PLIB）和硬件初始值設(shè)定項(xiàng)（HWI），用于開發(fā)Microchip PIC和AVR?微控制器以及dsPIC DSC??的嵌入式軟件。這些組件通過圖形配置工具進(jìn)行定制，該工具可生成高效的 C 代碼。

低級(jí)PLIB很簡(jiǎn)單，用于初始化和控制外設(shè)和基本器件功能。系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序支持配置常規(guī)功能，通常由其他外設(shè)使用，如引腳、中斷和系統(tǒng)時(shí)鐘。驅(qū)動(dòng)程序依賴于 PLIB，并將硬件詳細(xì)信息從庫和應(yīng)用程序中抽象出來。庫使用驅(qū)動(dòng)程序和系統(tǒng)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，并為當(dāng)今嵌入式應(yīng)用程序通常需要的網(wǎng)絡(luò)、USB、加密和其他功能提供支持。您可以從MPLAB X IDE / MPLAB Xpress中安裝MCC Melody，也可以下載并將其作為插件安裝。

關(guān)鍵要點(diǎn)

那么，是什么讓引導(dǎo)加載程序成為一個(gè)好的引導(dǎo)加載程序呢？易用性是主要要求之一，我們使用 PIC24 微控制器和 dsPIC33 DSC 的 MCC 引導(dǎo)加載程序提供了這些要求。簡(jiǎn)單的 GUI 界面使您能夠創(chuàng)建專為滿足您的應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)的引導(dǎo)加載程序固件。我們還提供應(yīng)用程序固件配置，使您能夠輕松地使用應(yīng)用程序自定義引導(dǎo)加載程序。

審核編輯：郭婷