提问人：mastupristi 提问时间：11/13/2023 更新时间：11/13/2023 访问量：28
使用 FreeRTOS、LittleFS 和 gcc-arm-none-eabi 在固件中实现插件功能
Implementing Plugin Functionality in Firmware using FreeRTOS, LittleFS, and gcc-arm-none-eabi
问：
我目前正在从事一个涉及Cortex-M微控制器（NXP RT1175）固件开发的项目。我的开发堆栈包括 FreeRTOS、LittleFS 和 gcc-arm-none-eabi 工具链。我希望在这个固件中实现一个“插件”功能，我的客户可以编写自己的算法并独立部署它们。
我面临的主要挑战是设计一个系统，在这个系统中，这些插件可以动态加载（在启动时仅加载一次）并由固件执行。插件应该能够与固件提供的现有功能（API 和函数）进行交互。以下是一些细节：
- 固件基础：固件当前未编译为位置无关代码 （PIC），我正在使用 FreeRTOS 和 LittleFS 等各种框架。
- 插件要求：这个想法是让客户端使用相同的工具链（gcc-arm-none-eabi）单独编译他们的插件。插件需要调用固件中定义的函数，这意味着它们需要知道这些函数的入口点。
- 当前方法：我正在考虑使用文件系统方法（通过 LittleFS），其中固件将在特定目录中查找插件文件并将它们加载到 RAM 中执行。插件可以编译为 PIC。
关于此设置，我有几个问题：
- 插件文件格式的最佳实践：考虑到当前的工具链和框架，这些插件的合适文件格式是什么？我正在考虑需要在不同的RAM地址加载的代码和数据存储器。
- 处理函数入口点：由于固件当前未编译为 PIC，并且函数地址可能会随着每次编译而更改，因此让插件了解这些函数入口点的最佳方法是什么？
- 安全稳定：在加载和执行第三方插件时，如何保证系统的安全性和稳定性？
任何指导、建议或对类似实现的引用将不胜感激。
答：
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Clifford
11/13/2023
#1
动态加载通常是操作系统的一项功能，而 FreeRTOS 本身不支持动态加载。
VxWorks 是 RTOS 的一个示例，它可以动态加载和链接对象模块。这些模块是通过部分链接生成的，其中对象是用一些未解析的外部符号生成的。在本例中，VxWorks 具有一个动态加载器，该加载器将加载对象中的外部链接解析为目标上的现有代码。
要实现此目的，目标需要存在完整的符号表。这不利于非常小的占用空间系统 - 特别是当您支持链接 C++ 代码时。在 VxWorks 命令行界面中使用相同的符号表来运行加载的代码或静态代码。从本质上讲，任何具有外部链接的函数都会成为入口点，因此，例如，在命令 shell 中键入的内容完全符合您的预期。您只需要一个命名约定，例如 .VxWorks 具有搜索符号表的方法，您可以使用模式匹配来查找插件。printf "hello"pluginMain()
但是，我不推荐任何一个。从根本上说，将链接任意代码加载到核心二进制文件是不安全的。
一个更安全、更简单、更有保障的解决方案是嵌入脚本语言解释器，如 Lua 或 MicroPython。我曾经做过一个产品，我们使用 Forth 实现了最终用户定制（尽管我不愿意推荐！），或者你可以实现你自己的专有脚本语言（有趣，但不平凡）。然后，您可以只公开您希望最终用户能够使用的接口，而不能有效地在整个代码中赋予他们自由支配权。
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