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？
8 |( F6 A4 ], V1 T7 U" i" i2 分析
0 v) f1 w, h. I: y
6 k! I0 Z( ?7 Y8 O7 i
, Y* g9 q0 q3 |& B0 s% g
7 u6 s# E3 D2 K8 X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。
5 [5 W9 p$ g4 Y

8 G2 L7 [& Y5 u9 o* k' d( O
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

" D6 J7 D, v' N* |  h/ |

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？

* I+ v- V4 A! j; |* \- c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：
8 v9 o( s* l8 q$ R" Z3 V
( E7 [( j4 g. A( z

+ o8 l/ u1 j: E当运行在 APP 模式下时如下所示：

3 t9 Y, T4 P1 r0 k+ O
1 R6 ?3 p9 D! ^, R, p1 a

/ @! m$ X& T! R  N) W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。
6 L% ?- g2 o+ K" B; {) W6 c1 ?
4 _) B) b3 S; |+ E0 I& z3 制作 APP
我们基于之前 DFU 培训时使用的 STM32F072-Discovery 板来实现此 APP。
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；
Pinout 如下所示：
4 Q1 [$ }* d" {/ D" Q- _* R8 ^0 X
; s, H1 x/ d# h

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。
6 t; u# W5 K! l) e

. ~  e1 h9 k$ }
: w7 |) q2 a6 J  P7 b( d4 B1 R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。

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
   4 C8 S3 X/ u6 O- Y2 Y
2. /** Usb HID report descriptor. */
   + c4 R6 ~+ F4 Z- x
3. __ALIGN_BEGIN static uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS[USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE]
   
4. __ALIGN_END =
   5 r' p/ N, \8 N+ ]% w
5. {
   7 |4 g0 F' ?- ~+ m! y6 f
6. /* USER CODE BEGIN 0 */
   7 [6 m# F, I  Q1 D
7. 0x06, 0x00, 0xFF, /* USAGE_PAGE (Vendor Page: 0xFF00) */
   ' O& _9 q# D( s; Z+ l* x# I
8. 0x09, 0x01, /* USAGE (Demo Kit) */
   
9. 0xa1, 0x00, /* COLLECTION (Physical) */
   1 ^$ m9 j+ o0 t8 _, u
10. 0x85, 0x80, /* REPORT_ID (128) */
    
11. 0x09, 0x55, /*USAGE (LED 1) */
    ( K5 g( I2 M3 F. d. m/ }. o
12. 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
    
13. 0x26, 0xFF, 0x00, /* LOGICAL_MAXIMUM (255) */
    
14. 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8 bits) */
    * y5 S5 |5 Q- i4 P0 `
15. 0x95, 0x01, /* REPORT_COUNT (1) */
    
16. 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol */
    6 ?: n0 f! x$ f6 e
17. /* USER CODE END 0 */
    
18. 0xC0 /* END_COLLECTION */
    5 R) v1 D  ?% |& t
19. };

复制代码

6 u- b5 E6 D8 x8 T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)
   & Q% T1 J6 H4 {; X- x8 t+ a
2. {
   
3. /* USER CODE BEGIN 6 */
   
4. extern RTC_HandleTypeDef hrtc;
   
5. if(event_idx ==0x80 && state ==0x55)
   3 T* w3 I- m) o: X$ O+ I. T  o7 x* ]
6. {
   4 m; Q& t) K" o) a2 ?) Y- {
7. __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
   
8. HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
   6 w1 D# V3 R$ m
9. HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0x32F2);
   
10. HAL_PWR_DisableBkUpAccess();
    
11. HAL_NVIC_SystemReset();
    9 f7 U" l. h# i9 G
12. while (1);
    + B+ G2 J* L) C  Y  f3 w( C. W2 V0 R
13. }
    
14. return (USBD_OK);
    
15. /* USER CODE END 6 */
    
16. }

复制代码

  e8 j, V7 T& q; t: t3 C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。
) f/ z' Q1 O2 U2 K+ H* F+ a
' n9 G, X4 T4 ^( E8 O. x" `, }' g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。

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。
+ i1 |0 D) H- N' o( e- s- o+ Q
接下来我们再来看看 BOOT 程序中检测跳转标志的过程：
# U- W) f: X4 v: X9 b2 Y5 n6 x

1. /* USER CODE BEGIN 2 */
   
2. if (((*(__IO uint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) & 0x2FFE0000 ) != 0x20000000)
   
3. {
   9 z: n% _8 N) Y( J) t
4. jump2App =JUMP_FLAG_DFU;
   
5. }
   ' w1 W+ S$ w: q" |6 m  q
6. if(jump2App !=JUMP_FLAG_DFU)
   ; U! {1 l  w& A" i, K5 p% u
7. {
   ' V6 M! z) A* `4 n/ A
8. __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
   
9. HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
   & Y  F0 d$ r7 \5 c7 S4 U; n
10. if(0x32F2 ==HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR0))//检测备份域寄存器中的标志
    ! C, n9 X% M6 d8 r
11. {
    , Q3 ~" A' F" [! Z4 W
12. HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0);
    
13. jump2App = JUMP_FLAG_DFU;
    $ c% J  h% o  O$ t7 Q
14. }
    3 s$ h( U. p0 `* o' @
15. HAL_PWR_DisableBkUpAccess();
    
16. }
    
17. if(jump2App == JUMP_FLAG_INIT)
    
18. {
    
19. if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0) !=GPIO_PIN_SET)
    
20. {
    
21. jump2App = JUMP_FLAG_APP;
    
22. }
    
23. else
    
24. {
    2 t6 a% A3 J" L2 T! P5 M
25. jump2App =JUMP_FLAG_DFU ;
    % k$ S% G; |3 {4 I$ j/ T, m8 U
26. }
    
27. }
    ; ^+ @; b) U. S2 ~3 J# ]2 r# t
28. if(jump2App ==JUMP_FLAG_APP)
    
29. {
    
30. /* Jump to user application */
    
31. JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + 4);
    1 C5 s0 Q- G7 a7 N' y6 j
32. JumpToApplication = (pFunction) JumpAddress;
    + y6 m/ T' L5 O% {0 q
33. /* Initialize user application's Stack Pointer */
    6 s% w( {7 `' o
34. __set_MSP(*(__IO uint32_t*) USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
    
35. JumpToApplication();
    
36. }
    
37. //进入到 DFU 模式
    
38. MX_USB_DEVICE_Init();
    
39. /* USER CODE END 2 */

复制代码

$ l6 ?/ H) c+ }2 d. u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。

$ }4 `' j) k# L8 u
; V- b, k# a- _& j4 L0 G4 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。
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. l* c: y1 k2 m" M