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STMCU小助手
发布时间：2024-2-29 16:53
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一、前言 STM32H5 是 ST 2023 年新推出的产品系列，与以往 MCU 不同的是， STM32H5 推出新的 product state 功能特性以替代以往的 RDP 功能。 - u& ]# Q% M |8 I- {: w% [. x2 T 
( z% [: u8 G& O2 r$ Y 如上图所示，product state 有如下状态 :# r* D" `' x- r - D! P. A1 h3 | Open(0xED) : 完全 open 状态，相当于以前的 RDP0。) C) }% I3 \# q3 ] Provisioning(0x17) : 此状态是专门用来做预配置的。 iROT-Provisioned(0x2E) : 用于 STiROT 或 OEMiROT。 TZ-Closed(0xC6): Secure 区域关闭， 相当于 RDP0.5(仅在 TZEN=0xB4 时有效)。 " i1 V0 R& g+ u- F1 [1 L Closed(0x72): S 和 NS 区域均受到保护，这点有些类似于 RDP1，此时调试口没法对其直接访问，但可通 过 DA 打开调试口或回退，这一点有点类似于 STM32U5 上的可带密码回退的 RDP2。 Locked(0x5C): 完全关闭芯片的外部访问，相当于以往 STM32 芯片的 RDP2 保护等级。4 {( d, k6 r- L: k) f; u( @+ c , `+ J5 f: @% _: n 整体如下图所示: _5 D3 s3 o4 _ 5 ]+ i) e$ i1 D6 x- Y 
3 k) f @4 D8 p* N 其状态切换如下图所示 : 7 D1 g# _) }% M 
如上图所示，product state 从 open->provisioning->iROT-Provisioned->TZ-Closed->Closed 如此从左到右是可切换的，但是，要从右到左如此回退，则必须要经过 DA[Debug Authentication]过程。如上图所示，经过 DA 后，要么完全回退到 Open 状态，要么部分回退到 TZ-Closed 状态。7 j8 F2 f$ l( d. [ - k( I$ N7 w- [9 M; v5 p* E 所谓的 DA，就是通过向芯片提供证书(STM32H503 是提供密码)，通过芯片的身份认证后，允许向 芯片发起 product state 状态回退，或者重新打开调试口请求(仅当 TZEN=0xB4 时)。 X2 g& t/ d1 k) c 由于新的 product state 和 DA 的引入，所有 STM32H5 开发者都必须掌握 DA 的用法。因此，本 文档针对 STM32H5 初学者，演示当 TZEN=0xB4 时, 使用证书来完成 DA 过程。" o! z9 {- y# R. o0 \3 G- I1 q% ?, a4 z 二、准备工作 开发板 : NUCLEO-H563ZI ! n3 z2 }" `" C4 ? 0 O( B6 I3 B: ] 
软件包 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0 m) `3 |0 k# Q 工具： STM32CubeProgrammer v2.14.0 Tera Term 串口终端显示% C7 [; C, }* p% W Trust Package Creator(安装 STM32CubeProgrammer 时一并安装, 注意勾选) IDE: STM32CubeIDE v1.13.0 STM32CubeH5 包我们需要将其放到一个没有空格没有中文的路径下，在本动手实验中，我们 默认将其放在路径 C:\workspace\目录下。 三、生成 OBK 并测试- c. Z Y( X$ ]6 ?% a 在 STM32CubeH5 包下的路径 STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEOH563ZI\ROT_Provisioning\DA，在此目录下，已经包含了自带的默认 obk，密钥以及证书。其实 我们可以直接使用这些 obk 以及对应的证书和密钥，这里我们将重新生成一套，并测试它是否 OK。 3.1. 重新生成密钥对打开 TPC(TrustedPackageCreator)工具 # O4 G Q+ ?/ k# M# V 
在 xml file 处，导入 DA_Config.xml 文件 : C:/workspace/STM32Cube_FW_H5_V1.1.0/Projects/NUCLEO-H563ZI/ROT_Provisioning/DA/Config/DA_Config.xml 如上图，在导入 DA_Config.xml 文件后，点击 Regenerate 按键后，将在 Keys 目录下重新生成公钥私钥对 : 3 p. R% @( l/ E/ s 
5 H9 p& q! a4 ]0 T 这组密钥对就是接下来需要使用到的密钥对了。; l6 ~1 g; d$ W9 j$ b 其中 :2 f' N5 I( X7 L6 ~& d# Q Key_1_root.pem 为私钥) j1 d/ ^+ j/ y9 U& u7 p Key_1_root_pub.pem 为公钥. s8 e9 s* n* u5 O% i1 @ 3.2. 生成 DA OBK 文件 接下我们将创建 DA 的 obk 文件 : $ Y C( F7 v, R9 a7 a 
4 g# @; H; V6 q8 h. N6 D/ \5 } 如上图所示，继续在 TPC 工具中，在 Permission Mask 下，激活允许的操作许可，被激活的就是 DA 认证通过后，允许的操作. 然后在 Output File 处选择输出文件。我们使用默认即可。然后点击 Generate OBKey 按键，则在 Binary 目录下生成 DA_Config.obk 文件 : 
, c* z+ V/ Y' W3 X5 j% ^; D 这个 obk 文件就是我们后续将来做 DA 预配置(provisioning)的 obk 文件了。 8 v9 i7 t# ?0 z% h 3.3. 生成证书 接下来我们继续用 TPC 工具生成证书。2 W# x8 x* N* ^$ ? - P! X# a4 b$ B3 }# p9 d/ |: n 
( R0 B9 v7 j( @( j 如上图所示，在 Microcontroller 处选择 STM32H5-2M，在 Root Private Key 处我们选择之前生成的私钥文件 : C:/workspace/STM32Cube_FW_H5_V1.1.0/Projects/NUCLEO-H563ZI/ROT_Provisioning/DA/Keys/key_1_root.pem ; n/ h- S+ ]: c% ^. ~# p* v/ t 而在Root Public Key处则选择之前生成的公钥文件：C:/workspace/STM32Cube_FW_H5 _V1.1.0/Projects/NUCLEO-H563ZI/ROT_Provisioning/DA/Keys/key_1_root_pub.pem8 G! P$ D9 r8 @' o 然后在 Permission Mask 处选择此证书所允许的操作许可。我们将 Full 回退 to TZ，以及Secure/Non Secure 下的 Level 1~3 的 Debug 权限许可全部打开。- W E$ V7 }; a/ `! t0 B8 i/ E ) v9 [7 ?) ]; y) {4 x 在 Certificate file 处选择输出文件，我们选择C:/workspace/STM32Cube_FW_H5_V1.1.0/Projects/NUCLEOH563ZI/ROT_Provisioning/DA/Certificates/cert_root.b64. n* U* a5 G* K 即在 Certificates 目录下生成 cert_root.b64 文件，最后再点击右下角的 Generate Certificate 按键，最终在 Certificates 生成了 cert_root.b64 文件。 1 ?) t: I2 B3 [7 n 
如上图所示，在 Certificates 目录下将同时生成两个文件 : cert_root.b64， cert_root.cert。2 p7 V% D5 ?7 v: O2 O" n. K/ z2 ^ 其中 cert_root.b64 就是我们需要的证书文件了，它就是根证书。它将在后续步骤中进行 DA 时将会用到。而另一个生成的文件 cert_root.cert，我们并未用到它。 6 [7 f/ Q9 L1 q" `, v 3.4. DA 预配置 (provisioning)3 q% r! m4 } P+ B: E1 a6 z( X 接下来我们将做 DA 预配置，在此之前我们确保使能 Trust Zone 功能，即 TZEN=0xB4。 ; P- J8 L9 E- |3 j$ w4 @) ]# t 
如上图所示，使用 STM32CubeProgrammer 连接芯片，并将 TrustZone 打开。 然后将 Product State 切换到 Provisioning 状态 :) V+ D3 k8 N" f7 |! _ " V) Q( z$ ?3 R* w# K% V: x 
接下来正式做 DA 预配置…$ @9 Q* ?) y5 X 
0 K- }6 p2 w! v3 h& | J4 o0 \ 如上图所示，在 STM32CubeProgrammer 左边选择盾牌图标，然后在上方选项卡处选择PROV，接着在 OBKey file path 处选择之前生成的 DA_Config.obk 文件 : C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Binary\ DA_Config.obk 最后点击 Start Provisioning 按键… 
5 G6 ?0 c7 H q. X 成功时，将弹出消息提示成功。此时表示，DA obk 文件已经预配置到芯片内部并且已经成功了。然后断开 STM32CubeProgrammer 的连接…: Q5 t& L( K7 r+ C" }" m 
0 T5 s6 Q2 |+ D7 L% N* e! h 如上图所示，点击 Disconnect 按键，确保 STM32CubeProgrammer 已经断开连接。接下来我们将尝试用证书做 DA 回退… 3.5. DA 回退 $ E+ V. @1 c4 _2 h) i% d" g8 v M 
如上图所示，在确保 STM32CubeProgrammer 断开连接的情况下，左边还是选择盾牌图标，上方选项卡处选择 DA，然后在界面中点击 Discover 按键… 
: `# B' A' t. L( F. R! t 如上图所示，在接下来的界面中，在 Key File Path 处选择之前生成的私钥文件 key_1_root.pem：C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pe) O4 }- k e/ f, ^- l$ T , U' S- h: z! s1 w, W4 Y 如上图所示，在接下来的界面中，在 Key File Path 处选择之前生成的私钥文件 key_1_root.pem：C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pe 在 Certificate File Path 处选择之前生成的证书 cert_root.b64：C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Certificates\cert_root.b6 7 {- G8 E' _* A6 ~& ~ 然后点击右边的 Continue 按键… 9 }7 P8 ?# a- Z# a- c 3 s3 s* w! q+ n) b: L8 `- | 
1 w S" Z3 I: E1 h 如上图所示，在下方新显示出来的界面内容中，在左边选择 Full Regression， 即你想要的操作，然后点击右边的 Execte 按键…( m) f/ P! N" b1 f/ I! h7 G9 S: W / }$ h% |4 V- `' y 
如上图所示，弹出界面显示 DA 成功。1 \5 ~6 N. D7 M5 B" D 这也就表示，之前生成的私钥文件 key_1_root.pem + 证书文件 cert_root.b64 正是匹配之前生成的 obk 文件 DA_Config.obk 的。 其中 DA_Config.obk 文件和固件 hex 文件是要给工厂烧录芯片用的。而私钥文件 key_1_root.pem + 证书文件 cert_root.b64 则是需要保留，将来工程师需要它们来做 DA 回退和 DA 调试用的。: a: [. H$ `! l4 S 0 m8 O: n& c7 s7 g- \2 h$ C 这里需要注意地是，如果上述 DA 回退未成功，则表示证书+私钥与之前预配置的 DA obk 不匹配，需要重新执行 3.1~3.5 节。直到 DA 回退成功为止，否则切记不要进入到下一步骤，不然很可能会由于证书不对无法回退导致芯片废掉(除非用户代码可以执行回退)。 - B! l$ v4 N" N 四、运行一个程序并 DA 调试% |% J9 `8 o/ ^ g4 \ 4.1. 在 Open 状态下运行一个示例程序 使用 STM32CubeProgrammer，确保 product state =Open， TZEN=0xB4：! S4 J$ B" B, }! E1 ~8 C4 C* A7 u 
: q, d' l6 d* n7 B* Y; \8 N. `) [ 并确保：SECWM1_PSTRT=0x0 SECWM1_PEND=0x7F， SECWM2_PSTRT=0x7F SECWM2_PEND=0x0：# a9 _( y/ `0 Y% ` 0 j1 W. p( {' Y- H/ L 
* d/ b+ t' D4 q Y7 j2 O 然后使用 STM32CubeIDE 编译 STM32CubeH5 包下的示例工程：STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Examples\GPIO\GPIO_IOToggle_TrustZone\STM32CubeIDE 分别先后编译 S 和 NS 工程并烧录对应程序，并复位运行。正常情况下，可以看到板子上 LD5(橙色)， LD6(绿色)两盏灯在来回闪动。即表示测试程序运行 OK。 4.2. DA 预配置 接下来我们参照之前的 3.4 节，将 product state 切换到 provisioning 状态， 然后进行 DA 预配置。 
如上图，切换到 provisioning 状态。 
: |" `4 U$ i7 H) I P- z5 E 如上图所示，导入之前生成的 DA_Config.obk 文件，然后点击 Start Provisioning 按键，进行预配置。/ b" h- P$ G3 O8 h6 Q2 F 
# g. N# W( P. W/ W3 ], z# L* F 弹出上面显示模式，则表示预配置已经成功。 - o6 e) a2 c1 E6 a 4.3. 修改状态到 Closed 状态 & i( \. O+ j3 S/ N$ U5 q c 
8 o8 Z2 l+ y/ b! o+ I0 i; U$ C 如上图所示，接下来将 product state 修改为 Closed 状态。此时 ST-Link 连接会自动断开，表示芯片内部调试口已经自己关闭了。8 p, \* g/ ]3 e, N8 E8 [& `: ? 此时查看板子，LD5、LD6 两灯依旧来回闪烁，说明程序在 Closed 状态下运行正常。只不过此时调试口是连接不上了。 4.4. DA 调试 % x f2 D/ q5 n' Y 4.4.1. 使用 STM32CubeIDE 调试 NS 工程- \% U1 p9 j, _! j 在 STM32H563 处于 Closed 状态下时，SWD 口默认是关闭的，此时是无法调试代码的，若想调试代码，必须得通过 DA 认证重新打开调试端口，好在这一功能已经集成在 STM32CubeIDE 中了。接下来我们将使用 STM32CubeIDE 调试 NS 工程，在 NS 工程的 Debug Configuration 中, 在 Debugger 选项卡下 : 6 M& T7 I0 f6 m, Z) G 
4 \+ k+ e# Q' n: E' O1 q+ i Q 如上图所示，在 Reset behaviour 的 Type 下，选择 software system reset， 然后在 Debug Authentication 下勾上 Enable，在 Key path 后面选择之前生成的私钥文件 : C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pem，在 Certification path 后面选择之前生成的证书 : C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Certificates\cert_root.b64， 然后 Permission 后边选择 Debug Non Secure L1，然后点击 Debug 按键… ) L; B. V, }/ }% |. S: A 
如上所示，程序在运行在 NS 工程的 main 函数开始处则停下来了，接下来你可以选择单步调试...4 x: b$ j4 x' o) f0 Q3 N. V' H . m7 I) r2 ]6 _+ E+ q- a( b" _ 4.4.2. 使用 STM32CubeIDE 调试 S 工程) b6 B5 P& U/ u4 R4 h( T S 工程的调试配置有些许差异。 ( O- Z, l! e6 I' p 
) w6 A! V& [9 W' ?& [3 z) X 如上，Reset behaviour Type 为 None，同样在 Debug Authentication 下设置之前生成的私钥和证书，Permission 变为 Debug Secure L1。2 A; m4 \) ]& o. S: L3 ^ * N+ v5 ^/ _; ]1 Q3 \ 
然后拖下来将 Verify flash download 之前的勾去掉(如上图所示)。 
如上图所示，在 Startup 选项卡下，在 Load Image and Symbols 列表中选择当前工程的 Image，然后点击右边的 Edit…按键，然后在弹出的对话框中将 Download 前的勾去掉。点击 OK、Apply、并 Closed、关闭当前窗口。接下来在 S 工程中的源文件中的 xxx_it.c 源文件中的 systick 中断入口处设置一个断点， 如下图所示：; y/ R1 U6 R6 u( c% g$ A 0 O2 K3 B0 _; a" G/ R2 n, F$ ]6 W' x 
1 t2 m6 C { a5 A: @ g5 P1 k 
如上图所示，程序运行在断点处停下来了，接下来你可以单步调试 Secure 工程了。这是一种完全没有破坏现场的调试方法，适合当出现问题后，直接去查看出现问题的代码行。当然在调试 Non Secure 工程时，你也可以按此方法来配置。也可以达到不破坏现场的效果。6 O) v3 P8 o# z, Z0 v 4.4.3. 在其它 IDE 中进行 DA 调试 由于其它 IDE 当前最新版本还并未将 DA 过程集成到 IDE 中，因此，需要利用 STM32CubeProgrammer 进行 DA 认证通过之后，才可以用 IDE 进行调试。 8 v8 e1 |# p H! b& ~ f 接下来我们将使用 STM32CubeProgrammer 通过 DA 来重新打开调试口。 L" ~+ ]' w7 L. ]8 F 
在断开连接的情况下，在 STM32CubeProgrammer 中，选择 DA 选项卡，然后点击 Discover… 7 E- w& s) k# G" U1 @" v7 P 
; M3 F: G1 t" @ 与 3.5 节类似，在上图中，选择之前生成好的私钥文件 C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pem，以及证书文件 C:\workspace\STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Certificates\cert_root.b64，然后点击 Continue 按键… 
& Q7 q+ }0 z) Q( L 如上图所示，在下面新显示的内容中选择 Non-Secure Intrusive Debug(Level 1)，然后点击 Execte 按键… 7 G" Z' }- m' h0 ], b; p 
6 D0 X f O0 y- r9 ~8 S' t 如上图所示，表示 DA 已经成功，调试口已经重新打开。然后断开 STM32CubeProgrammer 的连接。 * r7 C, x- G* }0 A- ~! X& I3 s# A 接下来就可以选择你所使用的 IDE(如 Keil、IAR)调试 NS 工程了，如下图使用 IAR 调试 :7 @ a" k1 Z" V; L3 `! h1 N ) {' Q/ U( P! W1 e: z! m9 a. } 
0 J0 t/ r+ b9 D) V. p0 p 如上图所示，选择 Attach to Running Target 可直接 attach 上去查看当前运行的代码行。当然在之前 DA 步骤中，你也可以选择调试 S 工程 …7 a5 ~1 a4 T9 a( l5 P 
如上图所示, 在下面新显示的内容中选择 Secure Intrusive Debug(Level 1), 然后点击 Execte 按键…! q! r" C1 X; q% a1 G( a$ ] 
' T U* K, b: s+ c 如上图所示，表示 DA 已经成功，调试口已经重新打开。然后断开 STM32CubeProgrammer 的连接，接下来就可以选择你所使用的 IDE(如 Keil、 IAR)调试 NS 工程了。0 k& {% {: c: F9 O # A B4 [) M' \7 D 五、还原8 @( z6 A6 a; `6 g6 i 还原的过程参考 3.5 节，步骤完全一致。最终还原成功后，全片 Flash 内容已经擦除。最后，将 TZEN 直接修改为 0xC3。- X7 S1 p2 Z8 a3 e# B+ r1 o& f + K& I) |8 S3 b/ u; u) A5 {* V6 i7 S+ X 
至此，芯片完全恢复成原始状态。另外，DA 回退过后，之前预配置的内容也自动清空了， 因此，后续还需要重新进行预配置 (provisioning)。, v( n# {+ v+ @2 y 8 r' _4 D1 I) U/ e1 o ( g7 M( f* W3 P7 o 转载自： STM32 如有侵权请联系删除7 b. Z6 w: p# v- V v $ B4 I$ A9 D" U3 r . W! {8 d4 [& q, V* w& q |
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