CN116700061A - 一种基于安全启动技术的快速启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车系统技术领域，涉及一种基于安全启动技术的快速启动方法，包括：A、MCU上电复位，运行BOOT1；B、BOOT1读取快速启动标志位；如果需要执行快速启动，则执行步骤C；反之，则执行步骤D；C、BOOT1只需要校验用户固件；如果校验通过，则运行用户固件，安全启动成功；反之，则执行步骤F；D、BOOT1校验BOOT2；如果校验通过，则执行步骤E；如果不通过，则执行步骤F；E、运行BOOT2，等待非安全启动的功能运行完成；完成后，BOOT2校验用户固件；如果校验通过，安全启动成功；如果不通过，则执行步骤F；F、安全启动失败，进行异常处理。本发明能较佳的实现快速启动。

Description

一种基于安全启动技术的快速启动方法

技术领域

本发明涉及汽车系统技术领域，具体地说，涉及一种基于安全启动技术的快速启动方法。

背景技术

汽车微控制器负责控制汽车内所有的电子系统，包括多媒体、音响、导航、悬挂等所有承载着汽车系统中的各种运算与控制功能，并且可以平衡各个电子系统的工作，因此MCU的安全至关重要，而与此同时在保证安全的前提下不影响用户的使用体验增加MCU的运行效率缩短开机时间，需要在安全和效率之间寻找的一个有效的平衡。

一般，快速安全启动需要运行环境的支持：硬件层面，其运行在MCU；软件层面，其运行在二级BOOT。对于二级BOOT的快速安全启动，介绍如下：

对于集成BootLoader功能的MCU，BootLoader用以引导程序的启动。引导功能主要包括：是否需要跳转固件、需要跳转到哪个固件以及跳转到被选中的固件。

一般的BootLoader方案，其MCU包含两个固件区域，一是BootLoader区，二是用户固件区(以下简称APP区)。基于安全考虑，需要为BootLoader引入安全启动功能。

安全启动用于保证APP区的安全性。加入安全启动功能的BootLoader方案其执行流程为：MCU上电复位后运行BootLoader，然后BootLoader校验APP，如果校验通过，则允许BootLoader跳转至APP，安全启动成功；反之，安全启动失败。

BootLoader一般会被固化在硬件上导致其重新刷写不易，并且BootLoader功能过多也会导致其故障率提高。基于以上两点考虑，BootLoader一般不会被设计的过于复杂，用以减少故障率，从而尽量避免重新刷写BootLoader。

为了在增强BootLoader功能性的同时又不提高其故障率，可以选择采用二级BOOT的方案。二级BOOT的方案分为三个固件区域：一级BOOT区(简称BOOT1)、二级BOOT区(简称BOOT2)、用户固件区。将这些区域设置为如下：

BOOT1：设置为只读属性，用于防止恶意刷写，保证其安全性；并且其足够简单，只具备较为基础的功能，可大大减少其出现故障的概率。

BOOT2：可读可写，可承载更多的功能；如果其出现故障，可以在不借助外力的条件下被BOOT1重新刷写。

用户固件区：用户自定义功能。

带安全启动的二级BOOT方案其大致的执行流程为：MCU上电复位后运行BOOT1，BOOT1校验BOOT2的固件，如果校验无误则运行BOOT2，BOOT2先运行一些非安全启动功能后再校验用户固件，如果其校验无误则运行用户固件，安全启动完成。

二级BOOT的方案需前后运行两个BOOT固件，固件数量的增多会延缓整个系统的安全启动，因此需要一个快速安全启动二级BOOT的方法用以加快整个系统的启动速度。

发明内容

本发明的内容是提供一种基于安全启动技术的快速启动方法，其能够快速安全启动二级BOOT。

根据本发明的一种基于安全启动技术的快速启动方法，其包括以下步骤：

步骤A、MCU上电复位，运行BOOT1，执行步骤B；

步骤B、BOOT1读取快速启动标志位；如果需要执行快速启动，则执行步骤C；如果不需要执行快速启动，则执行步骤D；

步骤C、BOOT1只需要校验用户固件；如果校验通过，则运行用户固件，安全启动成功，快速启动完成；反之，则执行步骤F；

步骤D、BOOT1校验BOOT2；如果校验通过，则执行步骤E；如果不通过，则执行步骤F；

步骤E、运行BOOT2，等待非安全启动的功能运行完成；完成后，BOOT2校验用户固件；如果校验通过，安全启动成功，运行用户固件，非快速启动完成；如果不通过，则执行步骤F；

步骤F、安全启动失败，进行异常处理。

作为优选，当BOOT2只需执行校验用户固件和跳转到用户固件的功能时，MCU下次上电复位将被允许跳过BOOT2的执行，由BOOT1代替BOOT2执行上述的两个功能，即执行快速启动。

作为优选，由用户固件决策是否需要跳过BOOT2的执行并存储更新快速启动标志位。

作为优选，快速启动标志位要求存储在非易失性储存介质中，特性为数据掉电作为优选，由BOOT1读取快速启动标志位，并根据快速启动标志位决定是否执行快速启动；如果是MCU首次上电则默认不执行快速启动。

本发明涉及到的快速启动主要节省的时间在于跳过BOOT2的校验，而主要影响系统启动速度的因素就剩下：BOOT1校验用户固件。不校验BOOT2，系统就能节省大量的启动时间以达到快速启动的目的。

附图说明

图1为实施例中一种基于安全启动技术的快速启动方法的流程图；

图2为实施例中快速启动标志位的更新和使用的示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种基于安全启动技术的快速启动方法，其包括以下步骤：

步骤A、MCU上电复位，运行BOOT1，执行步骤B；

步骤B、BOOT1读取快速启动标志位；如果需要执行快速启动，则执行步骤C；如果不需要执行快速启动，则执行步骤D；

步骤C、BOOT1只需要校验用户固件；如果校验通过，则运行用户固件，安全启动成功，快速启动完成；反之，则执行步骤F；

步骤D、BOOT1校验BOOT2；如果校验通过，则执行步骤E；如果不通过，则执行步骤F；

步骤E、运行BOOT2，等待非安全启动的功能运行完成；完成后，BOOT2校验用户固件；如果校验通过，安全启动成功，运行用户固件，非快速启动完成；如果不通过，则执行步骤F；

步骤F、安全启动失败，进行异常处理。

步骤B中，BOOT1会读取快速启动标志位，下面将会说明快速启动标志位的决策依据、决策、存储(更新)和使用：

1)快速启动标志位的决策依据

在上述的二级BOOT方案中，当BOOT2只需执行校验用户固件和跳转到用户固件的功能时，MCU下次上电复位将被允许跳过BOOT2的执行，可以由BOOT1代替BOOT2执行上述的两个功能，即执行快速启动。

2)快速启动标志位的决策和存储(更新)

由用户固件决策是否需要跳过BOOT2的执行并存储(更新)快速启动标志位。快速启动标志位要求存储在非易失性储存介质中，特性为数据掉电不失。

3)快速启动标志位的使用

由BOOT1读取快速启动标志位，并根据快速启动标志位决定是否执行快速启动。如果是MCU首次上电则默认不执行快速启动。

图2为快速启动标志位的更新和使用的示意图，图中，第N次和第N+1次运行表示第多少次上电复位(N>＝2)。第N次运行时，由用户固件决策并更新快速启动标志位。第N+1次运行时，由BOOT1读取快速启动标志位，然后根据快速启动标志位决定是否执行快速启动。

本实施例涉及到的快速启动方法运行在搭载二级BOOT的MCU环境中。

二级BOOT的快速安全启动：在保证安全的情况下，系统能跳过BOOT2的运行，直接运行用户固件，加快启动速度。

在非快速启动二级BOOT的方案中，主要影响系统启动速度的因素有：

BOOT1校验BOOT2、BOOT2校验用户固件和BOOT2占用时间较多的非安全启动功能。上述的主要影响因素均会占用不小系统启动时间，校验用户固件是安全启动的根基，无法被省略；而BOOT2并不是在所有时间都要执行非安全启动功能。所以，当BOOT2只需执行校验用户固件和跳转到用户固件功能时，考虑使用BOOT1校验用户固件，并直接跳过BOOT2的运行。而系统既然跳过了BOOT2的运行，那么在本次运行中则不需要校验BOOT2。

本发明涉及到的快速启动主要节省的时间在于跳过BOOT2的校验，而主要影响系统启动速度的因素就剩下：BOOT1校验用户固件。一般情况下，系统校验BOOT2和用户固件的时间相当，在不考虑BOOT2非安全启动功能的情况下，不校验BOOT2，系统能够节省近一半的启动时间以达到快速启动的目的。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于安全启动技术的快速启动方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、MCU上电复位，运行BOOT1，执行步骤B；

步骤B、BOOT1读取快速启动标志位；如果需要执行快速启动，则执行步骤C；如果不需要执行快速启动，则执行步骤D；

步骤C、BOOT1只需要校验用户固件；如果校验通过，则运行用户固件，安全启动成功，快速启动完成；反之，则执行步骤F；

步骤D、BOOT1校验BOOT2；如果校验通过，则执行步骤E；如果不通过，则执行步骤F；

步骤E、运行BOOT2，等待非安全启动的功能运行完成；完成后，BOOT2校验用户固件；如果校验通过，安全启动成功，运行用户固件，非快速启动完成；如果不通过，则执行步骤F；

步骤F、安全启动失败，进行异常处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于安全启动技术的快速启动方法，其特征在于：当BOOT2只需执行校验用户固件和跳转到用户固件的功能时，MCU下次上电复位将被允许跳过BOOT2的执行，由BOOT1代替BOOT2执行上述的两个功能，即执行快速启动。

3.根据权利要求2所述的一种基于安全启动技术的快速启动方法，其特征在于：由用户固件决策是否需要跳过BOOT2的执行并存储更新快速启动标志位。

4.根据权利要求3所述的一种基于安全启动技术的快速启动方法，其特征在于：快速启动标志位要求存储在非易失性储存介质中，特性为数据掉电不失。

5.根据权利要求4所述的一种基于安全启动技术的快速启动方法，其特征在于：由BOOT1读取快速启动标志位，并根据快速启动标志位决定是否执行快速启动；如果是MCU首次上电则默认不执行快速启动。