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实战经验 | 进一步认识STM32H5的OBK

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STMCU-管管 发布时间:2025-2-26 11:12
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) b8 k. c' u# H8 S前言* f5 K! d, e, x0 k7 d, d0 r
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STM32H5引入一个新的名词OBK。OBK是Option byte key的意思,本意用来存储密钥,也可以用来存储数据。传统STM32开发与量产需要考虑应用程序以及选项字节,对于STM32H5,则还需要考虑OBK。本文在STM32H5官方文档的基础上带领读者进一步认识一下OBK。  S1 @% }: Y, |

: n2 Q6 Z& c: |" j: ~+ ?0 r, m021 l. J! _% ^2 q% M; F4 ^
OBK存储区的几个疑问
1 y. I! Z$ L2 ]) d# y2.1. OBK是STM32H5系列都有的吗?7 C& L+ N; W  Z$ p- L! n& u
并不是所有的STM32H5系列都存在OBK。在STM32H503上相应的DA【调试认证】功能是借助OTP来完成的,也就是说,STM32H503并没有OBK。
  |* w% j7 K$ v- x! h* T/ S* H
* E2 Q& C& m. b5 W/ N2.2. OBK区是使用STM32H5必需的吗?$ v7 Y: @4 q5 Q  p  V6 q
如果用户开发STM32H5应用,是否可以不使用OBK?可以。$ x4 N$ m$ y2 Z- F4 r% [
STM32H5引入了新的芯片生命周期概念,其Open状态类似于传统STM32的读保护RDP 0级别。如果你的产品从来没考虑过读保护RDP,那么意味着你过去使用STM32都是在默认级别读保护RDP0。在这种需求下,产品量产时只需要关心应用程序和选项字节,不需要理会生命周期概念,自然也不需理会OBK。
8 `0 Q$ z  x9 b$ D, o另外,如果用户希望在产品发布后SWD/JTAG都不能被访问,那么只需要将STM32H5设置成Close或者Lock状态,也不用理睬OBK。
, t" a: y3 |/ H5 V& x! e( L" R- I
4 Y6 ~: K' R3 t- k; y! ~$ H2.3. 不使用OBK区会不会是一种技术上的浪费?
# L9 K/ R4 ^$ {. K, ]' d* ~: p如果在用户Flash使用已经紧张的情况下,不使用OBK确实是一种浪费。OBK总的大小有8K之多,可以写入任何数据。如果用户Flash空间紧张,即使不考虑任何安全保护的需求,理论上也可以考虑使用OBK。不过OBK的读写受到OBK存储区规则的限制,尽管有8K这么大,是否可以完全使用这8K,依赖于特定的应用需求是否和OBK-HDPL规则相匹配。
+ G7 b9 M5 _3 _  A3 @3 E5 F6 k' ^
+ t  y6 q" u( J; W+ G8 _& D1 ?2.4. 什么情况下一定需要使用OBK区?
- R1 G7 @, l9 i+ f0 k6 b% e! w& mSTM32H5的优势之一是引入芯片生命周期管理,例如支持将产品状态设置到Close状态。在Close状态,除非用户能提供相应的密码和证书作为凭证进行DA认证,否则通过SWD/JTAG不能访问应用代码,也意味着代码得到了外部访问保护。在这种情况下,若需要使用OBK存储DA认证的相关的信息,这个时候OBK就必须使用。
4 V+ L% m* ]5 l9 n2 A! W- Q) z换句话说,你是否在脱离Open/Provisioning状态后还希望通过SWD/JTAG访问 STM32H5,则建议使用OBK区。
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6 i9 |. V6 z7 M7 }2 Y03/ o7 y$ X* X8 R7 Y
OBK文件- n# O3 m- k) I

3 ?% K- f7 N. N3.1. OBK 文件的格式
% c6 }/ k) j# ROBK存储区既可以用来存放密钥也可以存放数据,即OBK的内容可以和应用有关。也就是说OBK不仅仅可以用来做DA认证,也可以作为应用程序的数据区。如果OBK用来做DA认证,则OBK的格式要符合DA认证的要求;如果OBK用来做应用程序的数据区,则OBK的格式要符合应用程序的要求。而应用程序需求千差万别。因此,OBK烧录时,并没有定义它的内容符合什么样的要求,而只关心三个方面:6 {: E2 M7 W9 ^" F$ F& U
....uint32_t.destAddress:烧在哪个地址
/ T" u- r5 e# P" y* y....uint32_t.OBKeySize:大小是多大
" c: v; K9 R' t% L8 Z# U* W....uint32_t.doEncryption:存储在MCU中是否需要加密
& L  V5 L6 \" I$ }, F上位机的OBK文件相比较OBK存储区的实际内容就多了一个头部,头部的内容就是以上三项。头部信息的存在是为了告诉烧录程序,如何处理OBK文件中的payload负荷,头部信息本身在OBK存储区中并不存在。
1 q% E8 f) c5 c# J0 qOBK文件中的payload负荷如果没有在头部指定加密的情况下,可以和存储区中的相应位置的数据一一对应。如果在头部指定加密,相应的STM32H5支持硬件加密,那么OBK文件依然是明文,但是OBK存储区则是密文。' p1 W9 W* I- G/ g5 V/ O9 h& N
这也说明,对于OBK烧录工具,不管是证书,密码,还是数据,都会一样被处理。. Z1 y1 `% R8 ^

: U( F% H5 V4 @9 o# N. d) U3.2. OBK 文件生成的方法; c9 Q8 T: t* @
STM32 Trusted Package Creator可以用来生成DA以及应用需要的OBK文件。它的输入是xml文件,可通过图形界面或者文本进行编辑。对于没有在图形界面上显示的配置项目,可通过编辑xml让它在图形界面上显示,也可以直接编辑XML,然后再加载XML来进行OBK生成。
% F+ I5 V- e& u1 o. W- }/ ?生成基于密码的DA OBK界面如下。注意,这里输入的密码会被Hash放入OBK文件中,也就是说从OBK文件是无从得知用于DA的密码是什么。因为DA认证也需要后期主机输入凭证对MCU进行解锁,这个界面也同时会生成password.bin。password.bin内容则包含密码明文。非开发阶段,用户要注意对password.bin的保密。% }. ~* H% n( S% W- C/ j
12.png
生成基于证书的DA OBK界面如下。
, p8 s0 h7 C, U' z3 J1 ?
13.png
生成STiRoT的数据OBK界面如下。' p; R9 o  N+ s* l. z
14.png
生成OEMiRoT的数据OBK如下。
1 d0 l, o0 S# D1 U6 \. R9 w
15.png
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+ q  n: K: \; M0 C2 YOBK烧录方法
& z2 u2 _: `1 }9 m- y% O1 P
0 `4 D0 U+ h- u4.1. 使用RSSLIB3 e( u( e, p9 g/ x1 j' G+ z
STM32H5提供RSSLIB支持OBK烧录。最典型的用法存在于STM32CubeProgrammer中,它使用运行在MCU上的RSSLIB的函数进行OBK的烧录。
/ D, `# ?# Y* W8 p在Product state为Provisioning时,烧录OBK的界面如下:  t7 r# Q8 ]/ T/ F* ~7 i
16.png
注意,一般情况下,STM32H5要求烧录OBK要使用Provisioning状态,这是综合考虑多种OBK内容的需求,并不意味着对于特定的OBK就不可以使用其他状态。  F1 |2 q0 p( @
对于STM32H563等产品,它们不支持硬件加密OBK,这个时候在其他状态烧录OBK,是可行的。
. L  a1 j( Z7 m* p, f选择Nucleo-H563ZI开发板,选择Open状态。打开STM32CubeProgrammer,这个时候,选择同样的OBK烧录操作,我们会得到如下警告,告知我们OBK无法进行烧录。
, W1 B; N9 B% b$ S4 |
17.png
如下图所示,我们将boot0管脚同VDD连接在一起,进入到bootloader模式,我们依然会得到前述的错误。
- D6 s% Q2 E: S" d- H' N
18.png
但是这个错误是由图形界面给出的。如果我们使用命令行,则会获得不一样的结果。命令行如下:" V' d1 Y6 n4 T: Z- q
STM32_Programmer_CLI.exe -c port=swd mode=hotplug -sdp & ?4 m- K6 N; \# @
DA_ConfigWithPassword.obk' a' O$ C; h* ~2 F: \  h
这个时候我们可以停留在或者退出bootloader模式,使用STM32CubeProgrammer,我们可以看到OBK区域已经被成功烧录。
2 W1 u& v: Q8 h
19.png
通过这种方式,可以确认你烧录的OBK内容。如果你的OBK不需要被MCU加密, 这种方式相对于Provisioning状态意味着有一个确认的优势。
" O* ^* S2 R3 P) N4 W1 l2 P不过,如果你没有拉高boot0管教,即使你使用STM32CubeProgrammer命令行进行烧录,也会给你返回失败的log。+ T) `, g+ \/ F
20.png
4.2. 直接使用寄存器操作
; q: F* R9 d+ wSTM32提供了HAL库,让MCU用户可以在应用程序里对OBK使用寄存器进行读写。STM32Cube软件包提供了相应的例程,举个例子:) r& {' C2 P% j# A! I, q
  1. STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_H5_V1.1.1\Projects\NUCLEO H563ZI\Examples\FLASH\FLASH_OBK_EraseProgram
复制代码
这里就包含了一个完整的OBK烧录例程。
* v* g4 G, T. K' q- P值得注意的是,当在支持OBK加密的STM32H5系列上,Open状态使用例程进行OBK得到的结果并不正确,原因在于Open状态会导致和产品发布状态例如Closed的密钥不一致。/ ]' F: j  V% h5 }( \
这个例程也可以用来理解OBK-HDPL的概念。+ c) _# Y8 O6 M+ p1 ~
同样,使用寄存器直接编程,在Open状态进行OBK烧录具有OBK明文确认的优势。& V9 O( u+ K( x/ M
- f; n; Z! q  {* G3 R) R
05
6 |% M; [2 h8 s1 l) q小结 / n2 q6 m7 R4 w6 V
通过本文,希望用户在STM32H5正式文档的基础进一步了解,OBK的用处, OBK与OBK文件的差异,OBK的生成工具,OBK的烧录方法,适合STM32H5的用户在实践中进行参考。
, I# H6 ~$ b) I LAT1429_进一步认识STM32H5_OBK_v1.0.pdf (848.01 KB, 下载次数: 0)
收藏 评论1 发布时间:2025-2-26 11:12

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1个回答
lugl 回答时间:2025-2-26 22:15:43

感谢管管大大,普及OBK的知识。

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