01前言
, w& t4 o0 J# t9 ~本文档通过一个动手实验, 详细演示了如何在 STM32H563 上运行一个 OEMiROT 的功能. 旨在针对那些 OEM 想自己实现一个基于 STM32H563 上的 iROT 功能而又不知如何开始的开发者.
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02准备工作
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软件包 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0
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, N& I( y$ _. R0 p$ e" f. i工具:
• STM32CubeProgrammer v2.14.0
• Tera Term 串口终端显示
+ f  |2 d- V2 C: \5 Y• Trust Package Creator(安装 STM32CubeProgrammer 时一并安装, 注意勾选)
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IDE: STM32CubeIDE v1.13.0
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03烧录 OEMiROT 固件并运行
& s6 A( {1 q4 U; W$ I* ^3.1. 脚本环境配置板编程基础
本动手实验基于 STM32CubeH5 固件包, 此包必须位于一个没有中文且没有空格的路径下, 于是我们将此包拷贝到 C:\workspace 目录, 在此包路径 \STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning 目录下有一个 env.bat 文件, 用文本编辑器(如记事本)打开此文件:
- p( R0 |' v- Q2 }) e% }


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4 E3 ?  `* Y9 s& v5 N0 S, r检查上面两行, STM32CubeProgrammer_CLI.exe, 以及 STM32TrustedPackageCreator_CLI.exe 这两个工具的安装路径是否跟你电脑中的安装路径符 合, 如果不符, 则需要进行相应的修改.

6 G* z' w7 Z; K) @# P7 h3.2. 运行 OEMiROT 预配置(provisioning)脚本

再进入到 cube 包下的目录 STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEOH563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT 目录下, 有一个名为 provisioning.bat 的脚本, 双击运行它:

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' V3 r' U* j, s# |# N) e3 P如上图, 系统会自动打开一个 DOS 命令终端窗口, 在此动手实验过程中, 如无特别说明, 此窗口将一直保持, 我们将通过此窗口的提示信息进行每一步的操作.

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$ A7 k# {1 p5 X, c如上图, 信息提示我们打开TrustedPackageCreator 工具, 生成 OEMiROT_Config.obk 文件.
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3.3. 生成 OEMiROT_Config.obk
) \# y3 N; z9 D& x, v' v3 m0 E7 c打开 TrustedPackageCreator 工具:




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如上图, 在最左边 ①处点击 “H5”, 然后在②处选项”OBKey”, 接下来在③处选择STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Config 目录下的 OEMiRoT_Config.xml 文件, 此文件为生成 OEMiROT 对应 obk 文件的配置文档. 然后下面会显示 3 个密钥对, 从上到下分别为 :
. G' M0 V. ]' }( J. x• OEMiRoT_Authentication_S.pem: Secure APP 对应的认证密钥(使用公钥)
• OEMiRoT_Authentication_NS.pem: Non Secure APP 对应的认证密钥(使用公钥)
• OEMiRoT_Encryption.pem : Secure APP+Non Secure APP 固件加密密钥对应的解包密钥(使用私钥)


这三个密钥其实都是成对的, 即公钥私钥对. 位于 Keys 目录下. STM32CubeH5 包下已经自带了默认的密钥对, 如果你不想使用默认的, 则可以点击上图中的4中的 “Regenerate” 重新生成这三个密钥对. 一旦重新生成, 则需要注意保存这三个密钥对.
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- S& z; M/ G9 U$ z+ ~/ ^接下来就要生成 OEMiROT 对应的 obk 文件了, 在右边的输出路径下, 选择一个路径, 比如Binary 目录. 最后点击生成. 则将在 Binary 目录下生成 OEMiRoT_Config.obk 文件.

4 Q6 n$ A. w/ ~  K, ~. j) c! @3.4. 生成 DA 对应的 obk 文件
回到脚本终端窗口, 输入回车键 :
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' f6 w& f1 H1 @+ x% |/ J
1 ?. |' d7 A- m  C  e8 W; T
1 ~$ X: y  L1 L如上图, 提示你通过 TPC 工具生成 DA_Config.obk 文件. 有关如何生成 DA_Config.obk 文件,之前已有其它文档讲述, 且 STM32CubeH5 包下STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Binary 此目录中已经有现存的 DA 对应的 obk 文件, 其对应的私钥和证书分别位于上一级目录下的 Keys 目录和 Certificates 目录下, 这些文件均可直接使用, 所以这里不再重复讲述它们的生成过程.
$ ~# C$ y( }1 [: B
- x' l+ ^. O( i, a- q: B1 M% W
) }: ^2 [5 ~9 f+ F直接按下回车键..

3.5. 编译 OEMiROT_Boot 工程

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如上图, 提示用户打开 OEMiROT_Boot 工程并编译.

, @0 t. J/ u" h) U, B5 `
$ t7 \/ c1 _6 {7 W; J/ \; x于是用 STM32CubeIDE 打开工程, 路径为: STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Applications\ROT\OEMiROT_Boot\STM32CubeIDE 目录下, 编译过后,会在工程下的 Binary 目录下生成 OEMiROT_Boot.bin 文件.

$ i# x" S8 {2 e' q5 |
: {4 a$ B# u" s; }1 n再回到终端窗口按下回车键…

- u% J# g& P7 g- ^9 y) N9 I& q3.6. 编译 OEMiROT_Appli_TrustZone 工程
! w# x; e. e5 R# K9 k4 A
* _  o& L! k2 e8 @- ?用 STM32CubeIDE 打开工程: STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Applications\ROT\OEMiROT_Appli_TrustZone\STM32CubeIDE
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! M- L" ]( [/ @% S( ?
3 b" I3 B5 k7 U' Y此工程下有两个子工程 :

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/ V# f: E' [' a0 F' B如上图所示, 先编译 Secure 工程, 再编译 NonSecure 工程. 编译通过后, postbuild 脚本会在Binary 目录下生成原始 bin 文件和加密后的固件.

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. C. N  z  P/ n4 h% l& D' ?% G原始 bin 文件是用来初始安装的, 而加密后的固件是用来做升级的. 加密和签名过程正是postbuild 脚本来实现的, 其对应的固件加密密钥是此次编译过程中脚本随机产生的密钥. 此密钥会通过 3.3 节中所产生的 OEMiRoT_Encryption.pem 对应的公钥来进行打包并放入 header 中.而签名所用的私钥并正是 3.3 节中所产生的 OEMiRoT_Authentication_S.pem 私钥, 它对应Secure 工程签名, OEMiRoT_Authentication_NS.pem 则对应 Non Secure 工程签名.
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3.7. 手动生成加密且签名的映像文件(可选)
* v8 o3 A) I6 C. t9 \7 s8 L/ \除了通过 postbuild 脚本来自动生成固件加密且签名的映像文件外, 你也可以通过手动的方式来生成它.如下图, 我们可通过 TPC 手动将原始 bin 文件加密且签名.



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如上图, 打开 TPC, 左边①处选择 “H5”, 然后在②处选择”Image Gen”, 在③处输入配置文件 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Images\ OEMiROT_S_Code_Image.xml. 然后在Firmware area size 处保持默认的 0x6000, version :1.0.0, Firmware binary input file 处导入S App 生成的明文固件映像. Image Out File 处即可生成的加密且签名的固件。加密的密钥是随机的, 它通过打包进 header 中, 如之前描述. 这就是手动生成加密且签名的固件映像方法. 由于App 工程的 postbuild 脚本会自动完成, 所以, 这一步骤并不是必须的.


此外需要注意地是, 在 STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Images 目录下还有其它几个用来手动生成加密签名映像的配置文件, 如下图所示 :
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, v& ~* Q0 E4 s% O5 K通过这几个文件名, 顾名思义, 分别对应着 Secure App 的固件, 数据, NonSecure App 的固件,数据映像, 如果需要手动生成这四种加密且签名的映像文件, 则通过 TPC 手动导入对应的 xml配置文件. 在 Firmware binary input file 输入原始 bin 文件, 在 Image Out File 处输入导出文件, 然后点击 Generate Image, 生成最终的加密且签名的映像文件(如rot_tz_s_app_enc_sign.hex, 或者 rot_tz_ns_app_enc_sign.hex).
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2 w) S# F. A5 N. [% T5 m% X* p# W3.8. 生成加密签名的数据映像(可选)
; \% Q# `4 |, g! q回到终端窗口按下回车键, 如下所示 :

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( r. g  ^9 \7 S提示我们通过 TPC 手动生成加密数据映像. 工程中默认是未定义任何 Data image 的(flash_layout.h 头文件):

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2 u3 [1 Y+ }4 v+ g
因此, 此步骤默认我们是可以跳过. 如果工程中此宏修改成 1, 则需要手动通过 TPC 来生成加密的数据映像. 方法类似于 3.6 节的手动生成环节, 只不过配置文件换成 xxx_Data_Image.xml.

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这一步骤, 我们直接在终端窗口中按下回车键…
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, q/ M- {4 u& P; m! [7 }接下来再次提示生成 NS APP 对应的 Data Image, 同理, 在工程中默认宏中是没有配置的, 因此直接按下回车键…

8 N3 [+ ?# {4 ^9 T6 M/ s% Y4 D0 H) C0 _3.9. 预配置(provisioning)
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: H8 H3 s3 e7 J# D! B

  e, S8 C9 N/ ]$ h# x5 o在做预配置之前, 提示你是否已将 BOOT0 引脚拉低. 确认 NUCLEO-H563ZI 板上的 BOOT0引脚没有连到 VDD(CN4 的 BOT0 引脚未接任何东西即可). 确认后按下回车键…

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: R, Y* O9 Y1 @, R: `+ ]如上图, 这此过程中, 脚本会自动烧录 boot, S APP, NS APP 三个 bin 文件, 以及配置 option bytes, 接下来提示你输入芯片最终的 product state, 这里我们输入”CLOSED”…(千万别设置为 LOCKED 状态!)
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9 u% \  b% \7 z6 |' M$ r; f如上图所示, 在此过程中, 脚本会先将芯片的 product state 切换到 provisioning 状态, 然后再做预配置, 这里会预配置 OEMiROT 的 obk 文件,以及 DA 的 obk 文件, 然后最终将芯片的product state 设置为你上一步输入的最终芯片状态. 最后系统提供已完成. 到这一步, 脚本的整个流程结束. 接下来, 我们验证下烧录后的芯片是否工作正常.
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0 J( v" P& r4 Q3.10.检查程序运行状态
打开 Tera Term, 设置串口波特率为 115200 bps, 然后复位板子, 查看打印信息…
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如上图所示, 当打印信息显示 User App #A 时, 表示 NS APP 已经运行成功, 所有程序运行结果均正常!

% C  X$ u+ J& I0 G# X5 ~04固件更新
接下来, 我们将演示通过 NS APP 触发程序跳转到内置的 bootloader 中, 并通过串口下载新的加密固件, 复位后并安装它.
) W: y4 ^- Y4 M" r8 C
) ^+ P5 q9 P+ X/ Z4.1. 修改代码, 并重新编译工程
打开 NS APP 的工程, 在 main.c 文件中将 NS APP 的版本号从 “A”改成”B”:
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然后重新编译 NS APP 工程.


0 K, d, s9 W7 o. F# b3 y& pPostbuild 脚本将重新生成 S APP 和 NS APP 的加密固件 :

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" ]! U* A0 c" M" u2 i# x/ ~
6 p0 b9 [4 b7 K1 z; y+ v3 t* F1 z如上图所示, 这四个文件均将重新生成.
% g! X; g* [0 P# m

接下来我们将升级 APP 固件.

& z6 t2 u+ ]: Q1 z
, [4 ^' l3 A' T( I& P8 m4.2. 跳转到 loader 程序
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在串口终端中我们输入”1”:
4 K  @- z  Z' w9 o
+ T4 ?+ |/ L! L9 F/ B" Z
' C0 }3 B+ }, X/ S  R* ]1 m

8 H  [% i. U- @: y4 T9 @( Z如上图所示, 输入 1 后, 程序跳转到芯片内置的 bootloader 中.
+ T2 I( p/ w6 ]; p, C! z! C
* c' H  I" y! {1 @
断开 Tera Term 的串口连接 :
( _2 r' D$ `  b" Q* O


; T" b$ |. D( i2 b$ k' `& D
5 f7 @; i* Z5 N2 j7 U* P6 O& t8 w4.3. 通过 STM32CubeProgrammer 下载新固件
0 r; I( I4 U7 V2 H打开 STM32CubeProgrammer, 并通过串口模式连接芯片:

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# C1 o; o1 b1 X( E
9 F. T3 t& L" e1 T
3 v. x, F- H- a4 F5 V将新生成 NS APP 的加密后的固件 rot_tz_ns_app_enc_sign.hex 拖入到STM32CubeProgrammer 中 :
; r8 l! {$ L# B0 [9 c; N
9 u) I" P# I) [! @6 V! W
& m$ h2 }5 v/ f7 q: Z
1 I/ C) C" d& b9 \  A0 S# I5 ]) ^7 k

( [$ ~3 n2 N6 h% d如上图点击下载.


. N/ h1 T$ U, }" O3 g0 E! D5 E( p同样的, 也可以将 S APP 的加密固件 rot_tz_s_app_enc_sign.hex 拖入STM32CubeProgrammer 中并下载 :





下载成功后, 断开 STM32CubeProgrammer 的串口连接, 并使 Tera Term 重新连接串口 , 然后再重启 NUCLEO-H563ZI 板, 于是可以看到如下打印信息 :
" E  r2 J: w' [8 Z
6 W% o; |) z# L. ]

5 R. D& r& n) ~" j4 S

% ^. s0 D* _4 U, {; F) G如上图所示, NS APP 的版本打印信息从 “A”已经改成”B”了, 这说明固件(加密且签名的)已经更新成功.

5 d* z8 o' o, k8 u, r05还原
" `1 E+ v4 l# q! I, i: C* S7 a5.1. DA 回退
打开 STM32CubeProgrammer, 采用 ST-Link 模式, 在未连接的情况下,在左边选择盾牌图标, 然后再选择”DA”选项卡, 再点 Discover 按键….
8 X  [- ^4 b- F7 g2 G% F
! G" N+ _- Q- s* l+ y


% c. M/ a& k! Y% j界面变成如下所示 :
% ]( O# v3 [. N
7 f/ ?* R  \* h  A5 E
5 {) _6 j7 n" f, ?" X


如上图所示, 第一个红框内输入 DA 私钥文件 :


  Z1 E  V/ Y* I& L- h  {STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pem,
# a' ^1 R: @' i3 C) s+ G5 I. u# `

* n  q% }6 E! T* m; Y第二个红模式内输入证书 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Certificates\ cert_root.b64

3 f* H' a- w4 ^) _- m/ T2 h
然后击点 continue 按键, 然后界面变成如下所示 :
$ Q7 m8 N& [, \; m+ }  i/ B% y
1 k2 y+ F/ E4 E1 x1 y; L- R

" s6 ?! s2 m& N" \1 p
7 W- H1 h( ?; X  K3 }+ A
如上图所示, 在左边选择”Full Regression”, 然后再点击 Execute 按键…

* \' V2 B+ W/ z% |; J: G( E% S

" y+ `8 o8 g/ w) c$ x9 U; B
- ]1 @" a8 k: H- w( @
8 i. B. ?1 w/ J$ i然后如上图所示, DA 回退成功. 此时,查看 option bytes 值 , product state 已经变成Open(0xED), TZEN 依然使能(TZEN=0xB4) :

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$ }8 d9 C) ?: P- }+ p
5.2. 关闭 trustzone
如果需要也可以将 TZEN 关闭(TZEN=0xC3, 可直接修改, 这点与U5必须伴随 RDP回退操作不同), 这样芯片就完成恢复成原始状态了.
) _# R) @9 i! K) v) p8 G



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