1 前言
我们之前经常有讲到过如何通过 USB 的 DFU 方式来对固件进行升级，在示例中我们通常是通过一个按键来触发APP 跳转到 BOOT 从而进入到 DFU 升级模式。但是也有一种情况，客户的环境是没有任何按键或者其它触发条件，只有一个 USB 口连接运行 windows 操作系统的上位机。这不，前不久就碰到这么个客户，下位机 MCU 端仅仅只有一个 USB 口连接上位机，且 MCU 端与上位机之间的 USB 是常连的，并不能通过 USB 的拔插操作来触发 APP 的跳转，在此情况下，我们又该如何来实现客户的需求？
2 分析
, K9 y' u) J& I


0 X1 o- m; o7 Q" ~9 i1 b5 w5 a如上图所示，在 MCU 内部 FLASH 中，BOOT 与 APP 同时存在，BOOT 为 DFU 模式，负责对固件进行升级，而 APP(Runtime模式)为客户的应用程序。当 APP 运行时，通过某个事件触发(DFU_DETACH)程序从 APP 跳转到 BOOT 中从而进入到DFU 模式中。

9 c8 _- Y) [) P+ y% _( B

这个 DFU_DETACH 的操作在这里我们可以通过 PC 端软件 DfuSe Demo 来触发
. b1 U3 p8 |9 i" r) ^
) K5 j2 c1 U* _* }7 a3 U

在进入到 DFU 模式时，DfuSe Demo 软件的运行界面如上所示，上图界面中有一个“Leave DFU mode”的按键，通过它可以使运行在 MCU 的程序从 DFU 模式切换到 APP 中。同时我们也发现，在按键“Leave DFU mode”的左边有一个灰色按键“Enter DFU mode/HID detach”，从字面就可以知道，它应该是进入到 DFU 模式的按键，在 APP 模式下此按键应该是激活的，但是，在进入到 APP 模式后，此界面就检测不到 DFU 设备了，此软件将不再可用。那么我们又将如何来激活这个“Enter DFU mode/HID detach”按键呢？
; k5 z  g# L5 e+ f# G0 v
从帮助文档可知，在 APP 模式时，当 DfuSe Demo 这个软件识别到一个特定的 HID 设备时，“Enter DFU mod/HID detach”按键将激活，通过进一步了解，我们知道此时 DfuSe Demo 这个软件是需要使能此项功能才可以，所幸地是，我们已经有了此软件，在与此文对应的附件中，可以找到一个名为 DfuSeDemo_A.exe 的可执行程序，将它拷贝到 DfuSeDemo 的安装目录下，如下图所示：
* h; Q4 M' W, p4 @1 T
, G( K/ m" f, a' ^

; P+ s/ c  C# I$ U1 M: A" _1 u4 }当运行在 APP 模式下时如下所示：



" K* |3 R  j  R" H- J1 p
如上图所示，在 APP 模式下时，当程序检测到有效的 HID 设备时，DfuSe Demo 的”Available DFU Device”下拉框中会显示这个 HID 设备，并且“Enter DFU mode/HID detach”按键激活。当按下此键时，MCU 会重启并进入到 DFU 模式。当然此 APP是需要实现一个符合某种要求的 HID 设备才行。下面我们通过制作这样一个 APP 来讲解。

  o) U$ z! A" [8 _$ i! j3 制作 APP
我们基于之前 DFU 培训时使用的 STM32F072-Discovery 板来实现此 APP。
. N" Y# K; J0 r( ~5 t; b& _6 N6 P打开 STM32CubeMx 软件新建一个基于 STM32F072RB 的工程，使能 USB 和 RTC 外设，RTC 我们主要用它的备份域寄存器，用来保存跳进入到 DFU 模式的标志；
! V) K: [: h( k$ J% sPinout 如下所示：

/ i( p: S- P. p4 l' b* ~

2 m; B# o& }+ y2 a使用 HSI48 作为系统时钟源，同时给 USB 提供 48M 时候，这样可以省一个外部晶振，RTC 就使用 LSI 时钟源，我们不要求它的时间精确度，只求备份域寄存器可用。
) c) F% j, k) Y5 m* ?; p
0 K7 L3 i- z, ]' `8 C9 e
) k( L4 F* F! o1 H1 g5 j
* i/ ~) y* z, L# q' ~6 h然后我们将 USB 类选择 “Custom Human Interface Device(HID)”，USB 中断等级设置为 1，堆为0x500,栈大小设置为 0x2000，然后生成工程。

* k5 {3 n. k6 F+ F% g8 I打开 usbd_custom_hid_if.c 文件，找到 CUSTOM_HID_ReportDesc_FS，修改报告描述符为：

1. #define USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE 23
   
2. /** Usb HID report descriptor. */
   1 M- ~1 ~: A6 x
3. __ALIGN_BEGIN static uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS[USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE]
   
4. __ALIGN_END =
   
5. {
   ' B- H, c/ m0 q! X9 i% C
6. /* USER CODE BEGIN 0 */
   
7. 0x06, 0x00, 0xFF, /* USAGE_PAGE (Vendor Page: 0xFF00) */
   - ~1 z( D; |7 F5 R
8. 0x09, 0x01, /* USAGE (Demo Kit) */
   % F, j! Z8 b# b0 C3 T- m! P7 E* X  ~; O8 X
9. 0xa1, 0x00, /* COLLECTION (Physical) */
   
10. 0x85, 0x80, /* REPORT_ID (128) */
    
11. 0x09, 0x55, /*USAGE (LED 1) */
    
12. 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
    7 z5 b" I7 ?7 Z" n5 y
13. 0x26, 0xFF, 0x00, /* LOGICAL_MAXIMUM (255) */
    
14. 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8 bits) */
    / G# n  S- n' C, a9 W
15. 0x95, 0x01, /* REPORT_COUNT (1) */
    
16. 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol */
    ; n6 F4 Q9 Y! v" g
17. /* USER CODE END 0 */
    7 e- a% J! B6 R4 t
18. 0xC0 /* END_COLLECTION */
    % K2 C/ h/ @8 O5 w4 i
19. };

复制代码

然后找到 CUSTOM_HID_OutEvent_FS 函数，修改为：

1. static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state)
   
2. {
   
3. /* USER CODE BEGIN 6 */
   
4. extern RTC_HandleTypeDef hrtc;
   # g9 A# B( K7 Z5 u2 `0 E
5. if(event_idx ==0x80 && state ==0x55)
   
6. {
   ' s% X0 j9 n7 e; R: S3 T1 R- j: N
7. __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
   # u/ m# ]5 b9 U' |1 Y; K4 }5 m
8. HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
   
9. HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0x32F2);
   
10. HAL_PWR_DisableBkUpAccess();
    ( M3 f! l1 b* U) u' t- b2 @
11. HAL_NVIC_SystemReset();
    
12. while (1);
    
13. }
    
14. return (USBD_OK);
    
15. /* USER CODE END 6 */
    8 r4 A& ?# G8 `1 F, v) t8 d
16. }

复制代码

如上代码所示，只有当 PC 端软件 DfuSe Demo 检测到具有这个报告描述符的 HID 设备后才会认可其为满足要求的 HID 设备，并将其显示在设备列表中，按键“Enter DFU mode/HID detach”激活。当用户按下此按键后，DfuSe Demo 会向 HID 设备发送一条 SetFeature 指令。
( p+ m* U' p! i# s- p/ A
" S1 N7 [0 O- y  f当 MCU 收到 SetFeature 指令后，往备份域寄存器写入 0x32F2 作为进入 DFU 模式的标志，然后重启切换到 BOOT，接下来在 BOOT 内如果程序检测到备份域寄存器的标志时则进入到 DFU 模式。整个过程如图 2 所示。
* g) s2 B5 k) O+ A
  K3 O3 v) y2 A! a7 G  `5 x3 g1 Z. i当然，APP 还需要修改 FLASH 中的偏移位置，通过工具烧录到 0x0800 7000 的位置，这个在之前 DFU 培训时已经讲述过如何操作了，这里就不具体再重复了，有兴趣的同学可以查看此文档附件内的 APP 源码。

+ c" M3 ^6 q( ^4 W( K接下来我们再来看看 BOOT 程序中检测跳转标志的过程：

1. /* USER CODE BEGIN 2 */
   
2. if (((*(__IO uint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) & 0x2FFE0000 ) != 0x20000000)
   
3. {
   5 @" k5 {: _0 e: l1 s0 H
4. jump2App =JUMP_FLAG_DFU;
   / P4 L) W& N  O# L7 u% }
5. }
   , ]# M  b& |% Q, v. ?) \) K
6. if(jump2App !=JUMP_FLAG_DFU)
   6 `+ ?% Z' H: O& d+ ^
7. {
   
8. __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
   
9. HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
     H! A0 U- Z: x/ a" }  N
10. if(0x32F2 ==HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR0))//检测备份域寄存器中的标志
    5 D+ @0 r9 d' e/ ~
11. {
    
12. HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0);
    
13. jump2App = JUMP_FLAG_DFU;
    ! I# ]. Y2 v% R! H
14. }
    + L) ]0 R6 [7 O- U$ G, K1 n
15. HAL_PWR_DisableBkUpAccess();
    
16. }
    % x) R/ _6 ?* w0 z
17. if(jump2App == JUMP_FLAG_INIT)
    
18. {
    0 }. o  T, E1 w0 A
19. if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) !=GPIO_PIN_SET)
    : f) Q- f& p6 v7 \) d
20. {
    : x" w, R) u% ~$ z! f0 q
21. jump2App = JUMP_FLAG_APP;
    
22. }
    ; i- g# {6 j8 Q: b: D2 {
23. else
    & _% K% R& ~; o2 i# e) V& D; _5 |4 `
24. {
    
25. jump2App =JUMP_FLAG_DFU ;
    
26. }
    
27. }
    
28. if(jump2App ==JUMP_FLAG_APP)
    , H, U( |& K  _& o7 Z3 I5 ?4 k
29. {
    
30. /* Jump to user application */
    8 r6 @4 p! x1 q% a
31. JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + 4);
    / R" u1 ]& W" [! H6 R. X
32. JumpToApplication = (pFunction) JumpAddress;
    . n' w! ~, U: L% A
33. /* Initialize user application's Stack Pointer */
    
34. __set_MSP(*(__IO uint32_t*) USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
    
35. JumpToApplication();
    : i2 J- v4 Y* t- V4 S7 f
36. }
    
37. //进入到 DFU 模式
    
38. MX_USB_DEVICE_Init();
    
39. /* USER CODE END 2 */

复制代码

4 r0 @5 X% p0 k" |+ a# E  t, w如上代码所示，只有当 jump2App ==JUMP_FLAG_APP 时程序才会跳转到 APP 中运行，否则进入到 DFU 模式。

" k( |( o, `1 T- g5 i- b. O9 h
, H$ u$ {# I/ E4 总结
使用此方法毕竟在 APP 中实现了一套 HID，如果不是必要的话，建议还是使用按键的方式来触发从 APP 跳转到 DFU 模式，除非遇到像本文中客户的情况，或者 APP 本身就需要实现某个 USB 类的功能，此时可以做成 USB 复合设备，其中一个 HID设备就是本文中的 HID 设备，这样 PC 端的软件 DfuSe Demo 也可以识别。
4 {  x* L; j$ R
$ E5 ^% ^6 B- `; y! M