【经验分享】STM32L011&STM32F091 空片检测进行System Bootloader 编程注意事项

STMCU小助手 · 2022-02-20T06:44:37+00:00

前言, F# P. U$ V& z( ?; g- { 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。/ h' C( w n, c$ E1 Q9 o; Z 7 \9 C- j: X4 r/ j2 _2 V问题7 q7 w$ w8 U# j8 f. I9 ^ 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，无法使用串口升级程序进行升级。3 p# H1 _) T( D8 |) @8 p d+ C ! k# K! ^' D1 v6 d3 A, q , [! z' o5 U" M4 ^" `调研 5 \6 V) W* L: } h1.了解问题 J0 f/ `" L K4 D6 I" y" n9 g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对 STM32L011D4P6 进行连接。界面如下： # k. F; A9 S/ p+ d& w* U 3 v/ J5 G' F2 i& ~5 c# U4 d f ' v: e- o+ A# D 6 R% F8 V# B( {3 U/ n8 ]& L8 Z& | 当点击按钮“Next”进行连接的时候，此时弹出对话框： ( W" `5 U3 W7 H4 k: o5 j 5 W; b7 L% H. q" G7 F) L 4 z* S, e% v y& e, |/ D/ k: ]$ {' l2 E, f7 R. y* {5 u 无法连接。* i0 r: z8 @; Y: j$ F0 |1 k ; w" v9 E* p' o6 X y$ J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。 ) \! _& a$ b( @$ a; a0 g/ ~4 v' N) q7 [1 g8 A; }) z+ N& p $ y6 v8 g* R0 ?* @% _! g2 o7 K9 E& C 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？& E% g, r; A i: p% Q! _5 @ s- q3 N+ ^* O, K/ | 0 H1 B" h/ \ G M0 v. @; |2.问题分析, R$ c# ^% |% U 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 Utility 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：- Y6 A' p/ J5 k0 B2 Y 1 A! y8 s& F9 d ! Z. C1 M$ Z0 Y& m " q: h4 i" W B" ?8 ~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BOOT0 脚拉低电平来从 Flash program memory 启动是一样的。% U$ J3 {; ~$ [: b( z7 |1 P ! r' C' i5 i3 }. [6 l7 q6 ]此时，再来看一下参考手册 RM0037 是如何描述空检测的：' k: o4 A8 z5 T6 y' l" F4 q + r2 @* E& U- x4 ~/ u! s ! h9 Q6 B( F( C2 g J P9 n8 L S5 v; m& i" T) L T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。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。6 f9 ~, N, `; D# n! c 5 E( V& U: i+ ?5 h* r 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 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 =1， 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！3 D" c. ~! V8 \( P; U6 ^# N( p. q ! w7 a/ G& E# \0 `" o0 }! \& U' H 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 isdefining 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。 + M V, t; B$ A- c4 H7 @ 2 k- S# r0 m2 | H! B( c3.问题解决 ; [$ z0 s' P& c2 ]( ]% H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 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。 3 R* D* P/ W) J+ L6 Q- u; w 0 {7 \% b3 U# f8 i0 g5 y* _结论% \. J% W" u4 W7 F: q3 u 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”选择从 Flash program memory 启动的情况下。3 X4 I1 n$ D. }2 ] P% A8 D$ J # ~4 \8 G# `. N9 `9 m; {9 `处理 - [1 x! ^/ s2 G1 o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。特别是不使用 JTAG/SWD 接口的情况下，更要小心。( Y, o3 z( {, T; \" E: q0 Y* N$ Z$ ^ 2 B* k! g& O. o: }/ Z& { 4 n0 E5 V/ |* l; {/ G

【经验分享】STM32L011&STM32F091 空片检测进行System Bootloader 编程注意事项

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STMCU小助手发布时间：2022-2-20 14:44

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文章简介:	STM32L011&STM32F091 空片检测进行System Bootloader 编程注意事项

前言
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。

问题
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，无法使用串口升级程序进行升级。

调研
1.了解问题
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对 STM32L011D4P6 进行连接。界面如下：

当点击按钮“Next”进行连接的时候，此时弹出对话框：

$_{D)~D3$RDKJ2~2RSIJD@(5.png$

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。

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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？

2.问题分析
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 Utility 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：

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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BOOT0 脚拉低电平来从 Flash program memory 启动是一样的。

此时，再来看一下参考手册 RM0037 是如何描述空检测的：

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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。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 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 =1， 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 isdefining 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。

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 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。

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”选择从 Flash program memory 启动的情况下。

# ~4 \8 G# `. N9 `9 m; {9 `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。特别是不使用 JTAG/SWD 接口的情况下，更要小心。