STM32L011&STM32F091 空片检测进行 System Bootloader 编程注意事项

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前言
7 R5 a" j& v/ \% @3 }部分STM32 是具有空片检测功能的，以便直接进入System Memory 中执行Bootloader，方便通过某些个外设来直接进行编
+ U( A) R" L- s, Z- h: a! b程。比如STM32L011xx、STM32L021xx、STM32F04x 和STM32F09x。有看过《STM32F091 空片使用System Bootloader
下载代码》和《STM32L011x 和STM32L021x 启动模式注意事项》的都知道这个功能。

# `: A! o) T2 |: h5 w* _问题
. V3 m8 _9 l2 ~8 ]3 f! Z5 u1 z某客户在其产品的设计中，使用了STM32L011D4P6。客户工程师反映STM32L011 为空片的时候，空片检测功能不存在，
$ B/ `  j0 Z# \3 l. `! S# ~7 w9 a无法使用串口升级程序进行升级。
4 l, Y. Z3 D: E6 ?8 c& O
调研
  m- ?, G6 S! j: ~9 i+ O/ W1.了解问题
1 _) `# d3 O3 D; e拿到客户的用户板，使用串口工具连接STM32L011D4P6 的USART2（PA9 和PA10），使用Flash Loader Demonstrator
) @3 _: @" d% d+ m0 W2 l7 k对STM32L011D4P6 进行连接。界面如下：


; l1 U  p4 y$ c& H' l当点击按钮“Next”进行连接的时候，此时弹出对话框：
5 l8 T1 @9 B6 P2 Q& _# @! h9 L
无法连接。

使用STM32 ST-LINK Utility 对芯片进行连接，并点击菜单“Target → Blank Check”进行空片测试，确认芯片是擦除过的。
+ d' y( O( }) m, ?5 X' ]
客户认为，空片情况下应该可以进入System Memory 而使用Bootloader 进行串口烧写的，为什么就连接不上呢？

% |& Y' k0 c7 h$ |2.问题分析
' T2 w1 J! n# c仔细查看客户的板子，发现客户的BOOT0 脚是拉到低电平的，看起来应该是不会有问题啊。于是，继续在STM32 ST-LINK
9 u3 E6 J" o4 V  n0 K) VUtility 中点击菜单“Target → Option Bytes…”来查看一下STM32L011D4P6 的选项字节，得到如下结果：
* G1 {% G2 h# X& ^: l/ `
可以看到，客户在选项字节中配置：nBOOT_SEL = 1， nBOOT0 = 1，nBOOT1 = 1，来达到使用选项字节而不使用BOOT0
脚来达到从Flash program memory 启动的。也就是说，BOOT0 脚是没有被使用的。客户认为这个选项字节配置和使用
$ }6 U/ V- w; v& X6 Q) ?BOOT0 脚拉低电平来从Flash program memory 启动是一样的。

: t6 b8 B1 a3 K此时，再来看一下参考手册RM0037 是如何描述空检测的：
2 N5 S: O& {% [4 b
, O& s/ h1 C6 \  h+ [! g1 E7 O从这段话中，我们知道“Empty Check”是内部有一个查空标志，可用于使用Bootloader 对未编程过的芯片进行简单编程。
  J4 e7 K& O' y9 E9 a. M6 c$ k当这个标志位被置“1”的时候，此芯片被认为是空的，系统将从System memory 中启动Bootloader，以允许用户进行代码
下载，而不是从Flash program memory 启动。此标志位只在载入Option bytes 时更新：当地址0x8000 0000 读出的内容为
0x0000 0000 时，此标志位置“1”，否则为“0”。这意味着当烧写完一个空片后需要在系统复位后执行代码的话，是必须
要重新上电或者在FLASH_CR 寄存器中置位OBL_LAUNCH。

此处，我们需要注意到这一句话：“This flag is used when BOOT0 pin is configured to select Flash program memory as
1 i% r$ t% u5 f! ]target boot area.”注意了，这里写的是BOOT0 脚！不是选项字节中的nBOOT0。所以，在选项字节配置为nBOOT_SEL =
& `: ?  b2 @/ A: P1， nBOOT0 = 1，nBOOT1 = 1 的情况下，虽然也是空片，却是不能进入System memory 中的Bootloader 的，也就导致无
法在这个情况下使用Bootloader 进行下载代码！

来看一下STM32F091 的，参考手册RM0091 的“Empty Check”也有这么一句话：“This flag is used when BOOT0 pin is
defining Main Flash memory as target boot space.”这里说的也是BOOT0 脚！对STM32F091 进行测试，也是一样的情况。
+ k: o/ i' i, s6 @- @+ N
3.问题解决
使用STM32 ST-LINK Utility 将STM32L011D4P6 选项字节中的nBOOT_SEL 位清掉，更新成功后复位，再使用Flash
  k3 a7 i! U$ t4 @  i  P1 o4 n" {Loader Demonstrator 进行连接，证实已经可以正常连接，虽然此时的BOOT0 脚拉的是低电平。
) r# b% l" D/ {* U. V
结论
在使用空片检测进入System Memory 中使用Bootloader 进行代码下载的时候，条件是启动配置使用的是BOOT0 脚为低电平
/ h% ^% a" ^6 t+ k5 C/ Q7 V7 c, O选择从Flash program memory 启动的情况下，而不是使用选项字节“nBOOT_SEL = 1， nBOOT0 = 1，nBOOT1 = 1”选择
* h/ t1 x* F$ V+ w& T9 F从Flash program memory 启动的情况下。

) M( ^: H/ [4 j处理
在使用空片检测进入System Memory 中使用Bootloader 进行代码下载的时候，应该避免此选项字节情况的发生。特别是不
9 _2 N! z: _: h5 Y- C使用JTAG/SWD 接口的情况下，更要小心。

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