【经验分享】无法使用内置 Bootloader 的 DFU 方式进行固件升级

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STMCU小助手发布时间：2022-2-20 14:51

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文章简介:	无法使用内置 Bootloader 的 DFU 方式进行固件升级

1 前言
本文将针对客户无法使用内置 Bootloader 的 DFU 方式进行固件升级的问题进行分析。

2 问题描述
客户使用的是 STM32F205VET6，做了个最小系统测试板，在 BOOT0=1，BOOT1=0 的情况下连接PC，使用 PC 端软件 DfuSeDemo 无法检测到 DFU 设备，但是同样在 Bootloader 模式下，却可以通过串口 1 进行固件升级。

3 问题分析
首先怀疑的是 USB 线路问题，因此，在却换到正常模式(BOOT0=0,BOOT1=0)时，使用 CubeMx 做了个简单的鼠标 HID 测试程序验证，结果发现在正常模式下测试程序是能正常运行的，从这点可以说明USB 不存在线路不通的问题。

其次，检查各个管脚的电平，VDD，BOOT0，BOOT1 均未发现异常。
于是打开应用文档 AN2606-STM32 microcontroller system memory boot mode.pdf，通过此应用文档可知，不同的 Bootloader 版本可用于固件升级的方式不尽相同，如 3.2 节如下内容：

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因此怀疑此 MCU 的 BID 是否会不支持 DFU？通过上图可知，BID 可以通过 SWD 直接读取，因此我们需要找到保存此 BID 信息的地址。
通过应用文档 AN2606 3.2 节的表 3：

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如上图可知，STM32F2 的 Bootloader 存在两种 BID，可以通过地址为 0x1FFF77DE 这个地址的值来获取，如为 0x20 则只支持 USART，若为 0x33，则支持 USART，CAN，DFU 这 3 种方式。于是使用PC 端软件 STM32 ST-LINK Utility 通过 SWD 读取 0x1FFF77DE 这个地址的值，如下图所示：

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如上图，可见客户使用的 STM32F205 的 BID 为 0x33，是同时支持 USART，CAN 和 DFU 这 3 种方式的，因此，排除 Bootloader 版本问题的可能性。

在上述可能性都排除外，客户提出怀疑芯片本身或 Bootloader 烧录的代码有问题，于是找出一块STM32F4-DISCOVERY 板进行 MCU 替换，替换后的结果为 STM32F205 在放到 DISCOVERY 板上则能正常通过 Bootloader 的 DFU 方式进行固件升级，因此，这就明确排除了芯片本身问题的可能性，因此，只可能是用户板子外围电路的问题。

再次回到 AN2606 这个应用文档，在 15.2.2 节找到 Bootloader 的工作流程图，如下所示：

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通过上图可知，Bootloader 是依次检查 USART->CAN->DFU 的方式，怀疑 Bootloader 程序在 DFU 之前由于某种未知原因是否已经进入到 USAR 或 CAN 的方式中而一直没有出来？

为了排除这种可能性，我们针对 USART1 的 RX 脚 PA10，USART3 的 RX 脚 PB11 和 PC11 拉高，同时将 CAN2 的 RX 脚 PB5 拉低进行测试，结果还是无法检测到 DFU 设备。

再次回到上图进行分析，如上图，若 USART 和 CAN 都没有检测到的话，Bootloader 程序会检测 USB线是否连接，然后检测外部 HSE，若 HSE 不存在，则产生系统复位，否则将会重现配置系统主频到60M。

由于我们是连着 USB 线且在正常运行模式下 USB 是能正常工作的，因此，这里检测 USB 线结果应该是通过的，于是按照程序流程，接下来检测外部 HSE，若检测失败则复位系统。与是用示波器查看VDD 与 NRST 脚的波形，发现系统在 VDD 上电后有 3 次复位，如此，可以得出 Bootloader 程序在检测外部 HSE 时结果为失败，如下：

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为什么会检测外部 HSE 失败？用户使用的 HSE 是 8M 晶振，与 DISCOVERY 板一样都是 8M 外部晶振，对比用户的外部晶振电路与 DISCOVERY 的对应电路，如下图所示：

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如上图，左边为客户板子的晶振电路，右边为 DISCOVERY 板的晶振电路，对比可知，用户的负载电容使用的是 33pF，且多了个 1M 的反馈电阻。

首先将反馈电阻去掉后测试，结果还是一样。进一步将客户板子的晶振负载电容换成 20pF 后进行测试，结果可以正常检测到 DFU 设备，如此可见，正是因为这个负载电容的原因造成 Bootloader 的 DFU 无法正常工作！

4 总结
此问题是由于晶振负载电容过大，导致内置 Bootloader 程序在检测外部 HSE 的时间点与实际 HSE 稳定震荡所需的时间不同步造成，结果就是检测不到 HSE，进而引起系统复位，最终无法使用Bootloader 的 DFU 方式进行固件升级。