01前言
+ l0 L* Z$ U, O本文档通过一个动手实验, 详细演示了如何在 STM32H563 上运行一个 OEMiROT 的功能. 旨在针对那些 OEM 想自己实现一个基于 STM32H563 上的 iROT 功能而又不知如何开始的开发者.
, I2 i0 ]. a; n0 Q
: |3 C# `  d( |( W' S02准备工作
$ \7 v' }+ c: s9 ~4 j



8 k$ i4 n+ B4 b) E' J8 z软件包 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0
, i" q; a4 G- J: |% S
# V4 m7 |2 w: e# {+ e
工具:
• STM32CubeProgrammer v2.14.0
- f. c/ `  H  Z$ S% p9 e4 C• Tera Term 串口终端显示
1 m/ S3 f/ J* q! D# F• Trust Package Creator(安装 STM32CubeProgrammer 时一并安装, 注意勾选)


IDE: STM32CubeIDE v1.13.0
8 [# T# \9 B" w) \4 n! g; ~# l
03烧录 OEMiROT 固件并运行
3.1. 脚本环境配置板编程基础
本动手实验基于 STM32CubeH5 固件包, 此包必须位于一个没有中文且没有空格的路径下, 于是我们将此包拷贝到 C:\workspace 目录, 在此包路径 \STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning 目录下有一个 env.bat 文件, 用文本编辑器(如记事本)打开此文件:
4 }0 K! V( W/ E( d4 U% S2 q3 m
8 d4 _7 O! W2 ]+ B

& P3 P3 C8 ]6 m% d: f# u% h9 ?

% N+ C& E. p& s/ ]6 I检查上面两行, STM32CubeProgrammer_CLI.exe, 以及 STM32TrustedPackageCreator_CLI.exe 这两个工具的安装路径是否跟你电脑中的安装路径符 合, 如果不符, 则需要进行相应的修改.

  f/ Q2 O: M! x% ~3.2. 运行 OEMiROT 预配置(provisioning)脚本

7 ]  g8 \* |8 U再进入到 cube 包下的目录 STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEOH563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT 目录下, 有一个名为 provisioning.bat 的脚本, 双击运行它:
- v$ w* o  I% l

5 [9 l2 {: K' _' q9 }

2 P$ a( J$ I9 O. I& u如上图, 系统会自动打开一个 DOS 命令终端窗口, 在此动手实验过程中, 如无特别说明, 此窗口将一直保持, 我们将通过此窗口的提示信息进行每一步的操作.


: U( p8 B3 I" t  ~' m( R如上图, 信息提示我们打开TrustedPackageCreator 工具, 生成 OEMiROT_Config.obk 文件.
. d1 r* |' P( O  a& d
- T- g. y$ Z* }3.3. 生成 OEMiROT_Config.obk
打开 TrustedPackageCreator 工具:

; R0 h8 |6 c5 r9 u( |

( E8 c4 Y' o4 e; ~) x. j

如上图, 在最左边 ①处点击 “H5”, 然后在②处选项”OBKey”, 接下来在③处选择STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Config 目录下的 OEMiRoT_Config.xml 文件, 此文件为生成 OEMiROT 对应 obk 文件的配置文档. 然后下面会显示 3 个密钥对, 从上到下分别为 :
• OEMiRoT_Authentication_S.pem: Secure APP 对应的认证密钥(使用公钥)
• OEMiRoT_Authentication_NS.pem: Non Secure APP 对应的认证密钥(使用公钥)
4 @& J: n+ e2 {• OEMiRoT_Encryption.pem : Secure APP+Non Secure APP 固件加密密钥对应的解包密钥(使用私钥)
; A2 g# S& v3 l1 u9 Z* H

这三个密钥其实都是成对的, 即公钥私钥对. 位于 Keys 目录下. STM32CubeH5 包下已经自带了默认的密钥对, 如果你不想使用默认的, 则可以点击上图中的4中的 “Regenerate” 重新生成这三个密钥对. 一旦重新生成, 则需要注意保存这三个密钥对.

: K8 i; h  \0 r5 y3 W
7 E: }8 [! ^0 a6 q接下来就要生成 OEMiROT 对应的 obk 文件了, 在右边的输出路径下, 选择一个路径, 比如Binary 目录. 最后点击生成. 则将在 Binary 目录下生成 OEMiRoT_Config.obk 文件.

0 M, G7 Q3 b, m: W/ B7 k) ]3.4. 生成 DA 对应的 obk 文件
回到脚本终端窗口, 输入回车键 :


: p' y8 `' ], O* D' e. g7 q7 V

, N  N3 N3 Q8 h$ X' k1 h
* ~# o; C" M" m如上图, 提示你通过 TPC 工具生成 DA_Config.obk 文件. 有关如何生成 DA_Config.obk 文件,之前已有其它文档讲述, 且 STM32CubeH5 包下STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Binary 此目录中已经有现存的 DA 对应的 obk 文件, 其对应的私钥和证书分别位于上一级目录下的 Keys 目录和 Certificates 目录下, 这些文件均可直接使用, 所以这里不再重复讲述它们的生成过程.

; {+ V6 C% |6 C$ u% U+ n
/ t( H4 _3 {) H直接按下回车键..

3.5. 编译 OEMiROT_Boot 工程

; ~3 ]" h2 h5 Y5 A, r



如上图, 提示用户打开 OEMiROT_Boot 工程并编译.


于是用 STM32CubeIDE 打开工程, 路径为: STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Applications\ROT\OEMiROT_Boot\STM32CubeIDE 目录下, 编译过后,会在工程下的 Binary 目录下生成 OEMiROT_Boot.bin 文件.


再回到终端窗口按下回车键…
* Q+ M, r: x. g7 K8 n( B, u4 t
3.6. 编译 OEMiROT_Appli_TrustZone 工程

用 STM32CubeIDE 打开工程: STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Applications\ROT\OEMiROT_Appli_TrustZone\STM32CubeIDE


  M5 q- @1 |& }1 a7 `此工程下有两个子工程 :
, O! Q8 w: a" i* d: p+ A8 ^( b


/ a+ O9 S4 E  V6 {- A+ ?7 V
如上图所示, 先编译 Secure 工程, 再编译 NonSecure 工程. 编译通过后, postbuild 脚本会在Binary 目录下生成原始 bin 文件和加密后的固件.
* F3 v8 n8 K5 h% Q$ o/ w2 K

9 X' P1 x( a7 A! M( \' `$ Q


7 L5 w( L9 q) y' `原始 bin 文件是用来初始安装的, 而加密后的固件是用来做升级的. 加密和签名过程正是postbuild 脚本来实现的, 其对应的固件加密密钥是此次编译过程中脚本随机产生的密钥. 此密钥会通过 3.3 节中所产生的 OEMiRoT_Encryption.pem 对应的公钥来进行打包并放入 header 中.而签名所用的私钥并正是 3.3 节中所产生的 OEMiRoT_Authentication_S.pem 私钥, 它对应Secure 工程签名, OEMiRoT_Authentication_NS.pem 则对应 Non Secure 工程签名.

9 e& ]  W7 i2 e1 O$ Y) y- o1 g& j3.7. 手动生成加密且签名的映像文件(可选)
除了通过 postbuild 脚本来自动生成固件加密且签名的映像文件外, 你也可以通过手动的方式来生成它.如下图, 我们可通过 TPC 手动将原始 bin 文件加密且签名.
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* Y& V2 |9 P7 e( Q! g

" R2 N9 w1 _. M( R0 E

如上图, 打开 TPC, 左边①处选择 “H5”, 然后在②处选择”Image Gen”, 在③处输入配置文件 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Images\ OEMiROT_S_Code_Image.xml. 然后在Firmware area size 处保持默认的 0x6000, version :1.0.0, Firmware binary input file 处导入S App 生成的明文固件映像. Image Out File 处即可生成的加密且签名的固件。加密的密钥是随机的, 它通过打包进 header 中, 如之前描述. 这就是手动生成加密且签名的固件映像方法. 由于App 工程的 postbuild 脚本会自动完成, 所以, 这一步骤并不是必须的.


此外需要注意地是, 在 STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\OEMiROT\Images 目录下还有其它几个用来手动生成加密签名映像的配置文件, 如下图所示 :
2 m  j) U3 ]; I& x


) A4 _$ ]. V" ]3 ~) z* V
" j4 M0 b% J0 |通过这几个文件名, 顾名思义, 分别对应着 Secure App 的固件, 数据, NonSecure App 的固件,数据映像, 如果需要手动生成这四种加密且签名的映像文件, 则通过 TPC 手动导入对应的 xml配置文件. 在 Firmware binary input file 输入原始 bin 文件, 在 Image Out File 处输入导出文件, 然后点击 Generate Image, 生成最终的加密且签名的映像文件(如rot_tz_s_app_enc_sign.hex, 或者 rot_tz_ns_app_enc_sign.hex).

3.8. 生成加密签名的数据映像(可选)
4 o% z! [% S3 Z: }6 s回到终端窗口按下回车键, 如下所示 :
& u2 f1 A6 T- s5 `2 C/ D
1 a4 P6 P# A, ?: j8 X- q' ^

! ]8 f& ?# I+ b

提示我们通过 TPC 手动生成加密数据映像. 工程中默认是未定义任何 Data image 的(flash_layout.h 头文件):


# M) X7 p& V, N( B$ U7 I
: ]9 t. P" V9 e1 w5 l4 ?; b3 [
' A/ c# ~5 b0 e, E' H因此, 此步骤默认我们是可以跳过. 如果工程中此宏修改成 1, 则需要手动通过 TPC 来生成加密的数据映像. 方法类似于 3.6 节的手动生成环节, 只不过配置文件换成 xxx_Data_Image.xml.
; ]% [3 t  n5 L3 L6 ]/ s/ f

这一步骤, 我们直接在终端窗口中按下回车键…
( u: r. M" m6 i! D! h+ y

# d- E5 N, T7 D3 h. q4 h7 M
& m/ C3 a7 F( x0 P" V6 w

" S: V4 T7 X- u0 A  o/ S8 m4 K6 F" [接下来再次提示生成 NS APP 对应的 Data Image, 同理, 在工程中默认宏中是没有配置的, 因此直接按下回车键…
* `3 d, D  |/ G, e7 A
3.9. 预配置(provisioning)





# ^. H, {" f+ J$ g6 C6 P在做预配置之前, 提示你是否已将 BOOT0 引脚拉低. 确认 NUCLEO-H563ZI 板上的 BOOT0引脚没有连到 VDD(CN4 的 BOT0 引脚未接任何东西即可). 确认后按下回车键…
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' H: b- j% N+ i( j: y' |$ \
# ]4 z2 k- N2 S% R+ o/ v* b* G% H, C
% C& b2 {* H, z# J
  D" d" _$ g7 M8 z( B0 Z如上图, 这此过程中, 脚本会自动烧录 boot, S APP, NS APP 三个 bin 文件, 以及配置 option bytes, 接下来提示你输入芯片最终的 product state, 这里我们输入”CLOSED”…(千万别设置为 LOCKED 状态!)


4 l9 ~# `( X8 \5 E: Y5 H( \  x
6 ]) n' d+ ~! c6 M# p! Y4 e

6 c! z3 ?; B! \, c如上图所示, 在此过程中, 脚本会先将芯片的 product state 切换到 provisioning 状态, 然后再做预配置, 这里会预配置 OEMiROT 的 obk 文件,以及 DA 的 obk 文件, 然后最终将芯片的product state 设置为你上一步输入的最终芯片状态. 最后系统提供已完成. 到这一步, 脚本的整个流程结束. 接下来, 我们验证下烧录后的芯片是否工作正常.

' A6 r% q4 |, I7 h; P3.10.检查程序运行状态
打开 Tera Term, 设置串口波特率为 115200 bps, 然后复位板子, 查看打印信息…
5 Q; I% ~4 C. H5 ]* p; q
+ t3 i8 P$ p6 {- O" [+ c/ t8 M
7 Q- G7 d! i( ^. s  \; F
) C. F) P8 C% V
如上图所示, 当打印信息显示 User App #A 时, 表示 NS APP 已经运行成功, 所有程序运行结果均正常!
  M: \& y. u( b; W- t1 u) ]; R, F
04固件更新
接下来, 我们将演示通过 NS APP 触发程序跳转到内置的 bootloader 中, 并通过串口下载新的加密固件, 复位后并安装它.

4.1. 修改代码, 并重新编译工程
打开 NS APP 的工程, 在 main.c 文件中将 NS APP 的版本号从 “A”改成”B”:



3 w& k! Y5 p% J
  [2 O7 q, b7 D0 W$ c* O+ h, {7 B% y
然后重新编译 NS APP 工程.
* P; q& J' V4 D

Postbuild 脚本将重新生成 S APP 和 NS APP 的加密固件 :



0 l# P5 q8 Z- I# I6 n, {
3 h6 ]2 c4 W! Q5 ?3 D/ e) ?
3 R+ m- w8 e$ l: l如上图所示, 这四个文件均将重新生成.


接下来我们将升级 APP 固件.


4.2. 跳转到 loader 程序

在串口终端中我们输入”1”:


; K' x5 m& P. _( ?9 D
% k4 E( N/ C* a* V0 x" e+ U  f
4 ~2 j/ I3 a. V6 z如上图所示, 输入 1 后, 程序跳转到芯片内置的 bootloader 中.

' k! n8 u0 E3 W! T# R6 ~# L
% V; z2 C! E" u$ [4 x' I4 u断开 Tera Term 的串口连接 :


& q3 @3 m; y& T( n6 p+ R
6 }/ w- N4 s% d3 q
% G1 H* J  S  R4.3. 通过 STM32CubeProgrammer 下载新固件
打开 STM32CubeProgrammer, 并通过串口模式连接芯片:
' O5 J& S8 t' o5 a/ s& G



将新生成 NS APP 的加密后的固件 rot_tz_ns_app_enc_sign.hex 拖入到STM32CubeProgrammer 中 :
" ]; x( ^' i" U3 N* F* Q' W- _/ T
4 K1 `5 C2 D% M/ K) m6 _- p

0 x$ ~" V& x/ T1 e$ g

如上图点击下载.
4 w  ^  E0 r! l$ o

4 O6 ?& E2 j* Z同样的, 也可以将 S APP 的加密固件 rot_tz_s_app_enc_sign.hex 拖入STM32CubeProgrammer 中并下载 :
; o+ K, [7 k" v7 b. D3 Z
  d  ~+ {1 j' `0 o( W  |
) q" X( w: p9 y- o3 B/ S0 t
; L) p3 i2 e! q2 `3 H8 w! H" x
5 y# O* Z7 r3 R+ O1 C
6 ~+ c; F. V5 [下载成功后, 断开 STM32CubeProgrammer 的串口连接, 并使 Tera Term 重新连接串口 , 然后再重启 NUCLEO-H563ZI 板, 于是可以看到如下打印信息 :
: V( x! p5 L  H9 u, ^/ p

3 Y$ B3 M/ n0 a9 [
) l3 Z+ H5 d$ J* ~* I

如上图所示, NS APP 的版本打印信息从 “A”已经改成”B”了, 这说明固件(加密且签名的)已经更新成功.

  j1 O6 V; C9 e4 E05还原
. L5 e; z3 J! A# o+ a5.1. DA 回退
打开 STM32CubeProgrammer, 采用 ST-Link 模式, 在未连接的情况下,在左边选择盾牌图标, 然后再选择”DA”选项卡, 再点 Discover 按键….
( L9 J0 u3 g/ F
% C: H) w" y6 D, @% g5 t4 ^
0 \4 Y, S9 e; R4 [9 j4 W
7 u  w9 A  G* \5 r# ^
% j/ a9 F- B& M" P: M; A# _界面变成如下所示 :
4 w0 v( V' B  `5 T- R

% y  a' I/ w0 S/ ~% D
% ]6 S" h7 Z. M5 v
6 F, a' U  a2 e  s' C+ y7 f
5 N6 j( {1 T+ f! m: ]0 ~! y- T$ A如上图所示, 第一个红框内输入 DA 私钥文件 :
( Z$ ^7 q2 ~! i* V: }* K' j. t3 |

" k5 y9 b% F' \: D1 B7 ZSTM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pem,
* t( R  s- P* ~; e  `
$ q8 T3 y& r+ h
第二个红模式内输入证书 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Certificates\ cert_root.b64
! b! r) f+ i. N
0 y5 B0 ]* T) H: y
/ a+ V, g0 `4 C$ u然后击点 continue 按键, 然后界面变成如下所示 :

+ ~7 Y/ X% U( g! ^2 i



如上图所示, 在左边选择”Full Regression”, 然后再点击 Execute 按键…
2 W2 q: i8 p6 |
5 S# Y- Y  h$ i8 C7 E2 l
& i, n: }9 y) i, \: n7 w+ B
$ m1 {1 y9 K8 e5 c4 P
, d( O; D0 K: p0 V* X
然后如上图所示, DA 回退成功. 此时,查看 option bytes 值 , product state 已经变成Open(0xED), TZEN 依然使能(TZEN=0xB4) :

( ]" k6 I" |& a- p3 ]

* y4 |: z' b1 N3 v, R8 L7 R# G+ D

5.2. 关闭 trustzone
' ^- K$ V% y3 k如果需要也可以将 TZEN 关闭(TZEN=0xC3, 可直接修改, 这点与U5必须伴随 RDP回退操作不同), 这样芯片就完成恢复成原始状态了.
3 M; o+ F. H9 _
& W' j# J0 T+ O# `9 J


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转载自： STM32单片机
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