2019-05-22

修改某款lora固件库以支持接收错误数据包

LoRa 固件

目前有一个需求，为了研究lora 在不同干扰情况下数据包字节错误的情况，我必须将错误的数据包也记录下来，即没有通过CRC校验的数据包。但是现有的lora固件，会直接将没有通过CRC的数据包丢弃，无法查看错误的情况。因此，有了这个记录。

针对的芯片

研究的是lora 2.4的通信，因此针对的芯片是sx1280的，这里就不把集成了该芯片的厂商说出来了。下面主要介绍一些思路。
整体过程为：

提取共享库
结合网上开源的代码，找到关键位置，思考修改的方案
找到最优的修改方案，执行修改，并重新打包测试。

提取共享库

厂商提供的是一个封装起来的LIB库，利用ubuntu 的file工具发现是一个AR格式的打包文件，搜索的解包的方式：（参考AR解压缩）

ar x name.lib

修改之后，可以用下面的方式打包回来：

ar cr dest.lib src1.o src2.o src3.o

其中后面的src1.o src2.o src3.o就是共享库。dest.lib是最终打包的文件名。

之后，我发现其中的sx1280.0的库比较关键，就尝试专注分析该库。
还有另外两个厂商提供的封装库，提供了一些MAC层的操作。这里就叫manufactory.o.

找到关键位置

我初步分析时，首先尝试分析manufactory.o.里面和MAC消息有关的操作。
我分析到两个关键的位置，1，正确接收到lora的消息时的操作

else if ( a2 & 0x40 ) 
   clear_event((unsigned __int8)s_phy_layer_task_id, 4);
    stop_timerEx((unsigned __int8)s_phy_layer_task_id, 4);
radio_raw_data = (unsigned __int8 *)msg_allocate(255);
    if ( radio_raw_data )
    {
      *(_DWORD *)radio_raw_data_len = 0;
      SX1280Hal::SetDirDisable((SX1280Hal *)&Radio);
      clear_event((unsigned __int8)s_phy_layer_task_id, 76);
      SX1280::GetPayload((SX1280 *)&Radio, radio_raw_data, radio_raw_data_len, 0xFFu);
      SX1280::GetPacketStatus(&Radio, &PacketStatus);
      SX1280Hal::SetDirEnable((SX1280Hal *)&Radio);
     }

可以发现几个关键的步骤就是利用SX1280的库来获取payload并且存储起来。
另一个方面，我发现了几个处理lora接收错误情况的流程：

else if ( !s_PeriodBaseCount_flag )
        {
          SetRcMode();
          send_cmd(9u);               // RX_ERROR_CMD
        }
 else if ( a2 & 8 )                            // SAMPLE_MSG_RX_TIMEOUT_EVNT
  {
    clear_event((unsigned __int8)s_phy_layer_task_id, 4);
    stop_timerEx((unsigned __int8)s_phy_layer_task_id, 4);
    if ( s_tx_confirm_flag == 1 )
    {
      s_tx_confirm_flag = 0;
      v24 = msg_allocate(32);
      if ( v24 )
      {
        *(_BYTE *)v24 = 2;
        *(_BYTE *)(v24 + 2) = 6;                // MAC_EVENT_TX_TIMEOUT_CMD
        *(_BYTE *)(v24 + 3) = s_phy_layer_task_id;
        *(_BYTE *)(v24 + 4) = Radio_packet_type;
        *(_DWORD *)(v24 + 28) = 0;
        *(_DWORD *)(v24 + 24) = 0;
        msg_send((unsigned __int8)g_sample_task_id, v24);
      }
    }
    else
    {
      v25 = msg_allocate(32);
      if ( v25 )
      {
        *(_BYTE *)v25 = 2;
        *(_BYTE *)(v25 + 2) = 9;                // MAC_EVNT_RX_ERROR_CMD
        *(_BYTE *)(v25 + 3) = s_phy_layer_task_id;
        *(_BYTE *)(v25 + 4) = Radio_packet_type;
        *(_DWORD *)(v25 + 28) = 0;
        *(_DWORD *)(v25 + 24) = 0;
        msg_send((unsigned __int8)g_sample_task_id, v25);
      }
    }
    result = v4 ^ 8;
  }

，那么基本的思路，就是在上述所有反馈了lora rx error的地方，仍然将上述SX1280获取和拷贝数据的操作添加在逻辑里面。但是操作起来很复杂，拷贝payload的汇编代码整理一下有这些。而且对于某些条件跳转的地址，还得仔细的修改：

MOVS    R1, #4
LDR     R0, =s_phy_layer_task_id
LDRB    R0, [R0]
BL      osal_clear_event
MOVS    R1, #4
LDR     R0, =s_phy_layer_task_id
LDRB    R0, [R0]
BL      osal_stop_timerEx
MOVS    R0, #0xFF
BL      osal_msg_allocate
MOV     R9, R0
CMP.W   R9, #0
BEQ     loc_123C
MOVS    R0, #0
STR     R0, [SP,#0x28+radio_raw_data_len]
LDR     R0, =Radio      ; this
BL      _ZN9SX1280Hal13SetDirDisableEv ; SX1280Hal::SetDirDisable(void)
MOVS    R1, #0x4C ; 'L'
LDR     R0, =s_phy_layer_task_id
LDRB    R0, [R0]
BL      osal_clear_event
MOVS    R3, #0xFF       ; unsigned __int8
ADD     R2, SP, #0x28+radio_raw_data_len ; unsigned __int8 *
MOV     R1, R9          ; unsigned __int8 *
LDR     R0, =Radio      ; this
BL      _ZN6SX128010GetPayloadEPhS0_h ; SX1280::GetPayload(uchar *,uchar *,uchar)
LDR     R1, =PacketStatus
LDR     R0, =Radio
BL      _ZN6SX128015GetPacketStatusEP14PacketStatus_t ; SX1280::GetPacketStatus(PacketStatus_t *)
LDR     R0, =Radio      ; this
BL      _ZN9SX1280Hal12SetDirEnableEv ; SX1280Hal::SetDirEnable(void)

看到上述都是基于sx1280的操作，那么我想能不能直接在sx1280找到一些突破口。
然后发现sx1280的库实现时开源的。sx1280
这是非常幸运的。我直接就搜索CRC有关的位置，发现在SX1280::ProcessIrqs( void )的这个函数里面，有这样一个逻辑：

if( ( irqRegs & IRQ_RX_DONE ) == IRQ_RX_DONE )
    {
        if( ( irqRegs & IRQ_CRC_ERROR ) == IRQ_CRC_ERROR )// 如果收到底层CRC不通过的ERROR，就向上层汇报IRQ_CRC_ERROR_CODE。那么MAC层就会根据这个error进行相应的处理，也即是上面看到的丢包处理。理论上，我们只要使得该语句永远为False就会一直跳转到下面的rxDone中，始终汇报数据包接收成功即可。
        {
            if( rxError != NULL )
            {
                rxError( IRQ_CRC_ERROR_CODE );
            }
        }
        else
        {
            if( rxDone != NULL ) //这条基本都会true，因为rxDone是一个指针函数。
            {
                rxDone( );
            }
        }
    }

正如代码中分析的，只要if( ( irqRegs & IRQ_CRC_ERROR ) == IRQ_CRC_ERROR )永远为真，那么就可以上报数据包成功接收消息，那么就可以把错误的数据包保留。
如果收到底层CRC不通过的ERROR，就向上层汇报IRQ_CRC_ERROR_CODE。那么MAC层就会根据这个error进行相应的处理，也即是上面看到的丢包处理。理论上，我们只要使得该语句永远为False就会一直跳转到下面的rxDone中，始终汇报数据包接收成功即可。

最优方案的选择，修改测试

我们发现，直接修改sx1280是最简单的。

在0x228的代码位置，如果上述比较不等于0才会跳转执行下面的0x238的操作，即rxDone操作。因此，只要将BNE loc_238修改成无条件跳转B loc_238即可。汇编中D1是BNE跳转，E0是无条件跳转即B。因此在对应位置如下修改：

修改的工具路径是：edit->patch program->change byte，（IDA pro 7.0）。
修改完之后，再看看程序逻辑已经被修改：

因此，我们修改一个字节就能够达到效果了。
保存修改。edit->patch program-> apply patched to input file ，就可以保存修改了。
再重新利用AR打包回来，测试效果。
发现错误的数据包也可以接受了。