01前言
( f: i4 C1 T# h: g/ g4 ~) b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.

02准备工作


# s6 A$ w+ [, J2 @: C0 i0 m

软件包 : STM32Cube_FW_H5_V1.1.0

1 L- B: R. O& j' a5 g: I& `
+ q; P: D1 C9 b: |' n' d7 z+ p工具:
& N& W' {5 K$ k7 @# G; o• STM32CubeProgrammer v2.14.0
• Tera Term 串口终端显示
8 S/ l% e% ~+ ^& o• Trust Package Creator(安装 STM32CubeProgrammer 时一并安装, 注意勾选)
2 [. v; |/ F! Y# P0 x
) L! s8 R+ ]( Q" ]
/ e7 L$ |) M% t  ^IDE: STM32CubeIDE v1.13.0
5 F3 E8 e7 X& Y" a2 k  R- }% C
, }0 \8 m) F3 [- q# x( E: e03烧录 OEMiROT 固件并运行
3.1. 脚本环境配置板编程基础
0 ]0 D8 v8 n& a: [1 {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:

/ Q3 J+ c& g2 g0 Y

- P& a* [# L( C& D: X4 R; `

& M5 F1 I" a2 p* r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.

4 Z* o5 ?9 l, j5 z3.2. 运行 OEMiROT 预配置(provisioning)脚本

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:
% L$ C+ {* r' \6 y/ v
  j9 k" W3 H; E, W4 a' C4 C
0 n3 S, i( y% [7 X% C$ }

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.
( j6 }0 ~  F( P# g* Q
2 p" B1 f" r, c: P! w
7 I" m9 D: \3 v& j( y如上图, 信息提示我们打开TrustedPackageCreator 工具, 生成 OEMiROT_Config.obk 文件.
! ]! d( E& F2 y0 @% z) {
! l% y7 @/ o: q7 e& ^3 |. T3.3. 生成 OEMiROT_Config.obk
打开 TrustedPackageCreator 工具:

" k" W2 _9 x! y. ]: I
- I! x' t- g$ v" O

8 |  G" K+ j, ?8 k& K, I
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)
0 i0 c7 {0 K" E, F- k• OEMiRoT_Authentication_NS.pem: Non Secure APP 对应的认证密钥(使用公钥)
, R+ t4 B% e+ `" }+ x• 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)
' P: B) u$ X+ V" E" I, a: ]4 b6 e

$ |: g- ^* v' z8 ^! m/ S0 S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.
/ m; O4 E% }2 r3 \

& G8 M& D( a' q% {) y- s$ A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.
/ Q& k3 @" g4 k# U( z/ H3 \6 b
3.4. 生成 DA 对应的 obk 文件
, E4 |$ _+ ?$ \0 p/ A, u( N4 f回到脚本终端窗口, 输入回车键 :


# @0 `& w1 a& t: w8 J) {& k
, H2 B. W) U9 A: T% B1 ^/ t: y$ u0 n

# k, V. J6 I) K+ N) r+ o. W0 E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.
9 R) x4 D; w; b% I

8 E& t8 O9 m( `) K! M直接按下回车键..

5 J' x2 ^( L: J# R. J3.5. 编译 OEMiROT_Boot 工程
# e" o5 H! E* S' W8 F' W

( D" l8 q& m' {8 @, e0 V0 g3 O+ m


如上图, 提示用户打开 OEMiROT_Boot 工程并编译.
! D% X  K- C' W9 B8 Y% w* q

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.
$ D  i. f5 L9 c' ?$ L: S+ w. e8 S
3 L1 x5 {0 W8 M6 I1 C5 N
* q! K( o# W  d6 }% ^再回到终端窗口按下回车键…

3.6. 编译 OEMiROT_Appli_TrustZone 工程
8 d2 _* L0 e: t' X
5 J/ j7 [7 J: U) a' e用 STM32CubeIDE 打开工程: STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\Applications\ROT\OEMiROT_Appli_TrustZone\STM32CubeIDE

1 j/ `! n; [! M
此工程下有两个子工程 :



1 {2 B# [9 y; g& y& u! {
3 K! u% @* c( Q% q& ]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.

8 s& g& Z# Y6 s5 e



0 s5 F  ^3 k% T& Q, P- }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.
) x1 R% o6 I' [  G' z, y! W" A/ Y
1 }. i4 o: k  o) ~3.7. 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.
% y9 X& N% q# C# S3 I1 `
$ ?( ~) r9 ^9 U( W. z7 D% L
1 r% r4 i' d. V. |! F. ?

. Z* }; K. o7 \1 h: B; R4 ]
6 n% `+ S7 l+ i7 L6 k9 ]  t7 r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.

/ e, {4 h' N) a* K- q$ P
! j4 F6 x! o: V+ I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 :
( N( M3 W8 l2 ^0 v# K

  G# I, |3 X! C# G5 G& t/ Z9 U, [
+ G. @' T) B! x" r2 d- e/ S7 I
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).
4 v. }3 x- X: X1 y
9 v# ]' R* A" g2 S6 ?, u- I3.8. 生成加密签名的数据映像(可选)
4 G: J0 u* Y0 s/ o回到终端窗口按下回车键, 如下所示 :

6 F" T% L; y- B# u( b7 `
$ c2 E  \0 h% S5 X8 j/ k

3 p! Q" ~6 c0 C
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):

  Y$ E" n0 d7 ^0 M: Z0 q


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.
4 a) ]' Q- K8 n( \+ @
9 n& \0 D' K/ O7 j3 T  R. F, ^' k
这一步骤, 我们直接在终端窗口中按下回车键…
7 h& w( x& C0 \! S3 i




: a" X% L2 v3 v. t; C6 M, y8 @! O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…

3.9. 预配置(provisioning)




/ b+ ^. }+ }9 Q
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…
& [5 t1 K2 n% v; c' U. K" [
3 @1 s  _) n$ r


7 @# ~( t& U* r( S+ V, L
# s9 p$ o  o- O4 w: P7 L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!)
! o# ^+ h2 a9 y5 M5 h% C3 Z" m6 Z
) d1 I- `9 [# M, a3 \4 ^% L6 P



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.
5 Y# ?( R8 `: \6 W" r
- j" o, K; m4 T& M6 f" d3.10.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…
+ u$ x4 i# z0 z: M# B+ o: D! r


( e/ ^- s' M" [( ]# _1 F
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!
/ X8 ?+ X" U) Y$ x$ _: _0 T
04固件更新
8 r/ h7 S4 S# U* a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.
# z# s% _% i( `' D
4.1. 修改代码, 并重新编译工程
, Z% V* z& k1 }9 v) B( h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”:
+ W  J' y2 F+ ~, z' K7 P6 Y  _
4 Q0 y0 ]$ N2 ~3 |. y* ]
0 n. |% i: J, Q& P/ K- O9 D
7 i, `0 g/ ]9 c) V+ S' w, ^- r+ y4 [5 R

然后重新编译 NS APP 工程.


Postbuild 脚本将重新生成 S APP 和 NS APP 的加密固件 :
5 H7 U* h# c- k' f0 M
2 `5 _. t  R/ i8 G2 N


+ W9 p4 l& B, P- l  f
4 y$ `; D0 x( f/ b; ?8 Z如上图所示, 这四个文件均将重新生成.
9 @9 ?. k5 _8 A9 F$ V9 F  h
* @8 \0 F$ I' n4 C3 k( A
- K+ {: w- M7 L8 h接下来我们将升级 APP 固件.


* i0 q, ?, r5 S. E+ o4 K* h  U! g5 J3 L4.2. 跳转到 loader 程序

在串口终端中我们输入”1”:
! Y) s3 w2 E+ D" Q( [

- E% F+ s! W/ Y

如上图所示, 输入 1 后, 程序跳转到芯片内置的 bootloader 中.


" m/ o2 M5 E8 I断开 Tera Term 的串口连接 :
- S- }4 _  |# i0 D

$ \: ~1 S- C8 S1 |
8 F! K+ S; ?! ?8 m& O6 m! P
4.3. 通过 STM32CubeProgrammer 下载新固件
打开 STM32CubeProgrammer, 并通过串口模式连接芯片:

/ _& e, v4 z0 V2 n: E9 q: ~! F- T" S) O
2 b+ a4 [2 l- g+ o1 k

/ J0 f4 F6 j( ?6 T: \- B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 :
* S  E' [7 R8 w! j5 M1 R


9 T" b8 k. P4 B' t

如上图点击下载.
$ f3 y- _$ j% ^/ X

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 :
$ f2 k+ ]0 z8 }; W1 R
+ ^" [/ {' G2 F; f
9 ^, b) J+ N1 x6 i


  u& [6 A1 H$ ^1 i& C- i5 ^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 :




- s5 b: D9 h1 a5 a
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.

05还原
5.1. 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….
3 L1 a$ z/ t3 V6 f0 S  e! `; x
( m% I( V( x3 A/ u
4 u# Y0 j; B) Z/ c

界面变成如下所示 :
8 W2 Z' K  B- ^; t, R2 F
2 Y& Y! B0 G; `( h8 U0 I3 @; H


& ]2 \. n  l% T: C- A( E) B
4 l( Z3 b! u% ]$ ^+ T4 z8 f/ }+ G- z如上图所示, 第一个红框内输入 DA 私钥文件 :
1 O% d' L% \  ~7 c- q
" U2 O+ i7 Z! y( |6 |9 q( D
STM32Cube_FW_H5_V1.1.0\Projects\NUCLEO-H563ZI\ROT_Provisioning\DA\Keys\key_1_root.pem,
1 V& k" a9 d+ l9 B, H1 e
- |' j1 O: |$ J$ z
/ k0 O) _7 O3 w" R; w, y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


# i- |! w3 M) z+ L0 ^& h+ x. k$ N" Q; a然后击点 continue 按键, 然后界面变成如下所示 :


4 O# ?  }' `. x$ R. U% h" B8 h, W) X

0 I' ^  E2 J& a( }% _2 O
如上图所示, 在左边选择”Full Regression”, 然后再点击 Execute 按键…

6 v( r! N- t  N3 G: G: ~* p
7 [$ z7 F3 w& ~6 b- k3 p


& m- W" {& W2 ]; Y! J+ u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) :

+ }9 s7 W) M+ e, ~+ e

6 o7 N3 e# R% r0 S

5.2. 关闭 trustzone
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.
& f/ F8 h8 ]* Y0 J
( c: V) e* [. f. ^


5 [: p0 c5 c. N2 S- L  ?7 f
转载自： STM32单片机
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