LAT1491 STM32N6 的 FSBL 基本流程介绍

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关键字：STM32N6,FSBL,Boot

LAT1491 – Rev 1.0 – Jan. 2025

1. 简介

STM32N6 是 ST 第一颗带 NPU 的 MCU 芯片，片内仅有小块 ROM 用于第一阶段 Boot，必须通过外部 Flash 存储用户代码 或USB/U (S) ART 串口 实现启动。同时 STM32N6 工程引入了 FSBL 等新术语，本文将介绍其基本启动步骤，重点讲解 FSBL 相关内容。

2. 启动模式

STM32N6 DK 板的BOOT1 引脚 决定两种核心启动模式，Boot0 为辅助配置引脚：

• Flash boot/Serial boot ：BOOT1=L (VSS)、BOOT0=L (VSS)，上电后 BootROM 程序从外部 Flash 尝试启动，需将应用程序下载至外部 Flash，无应用则无法启动。
• Dev boot ：BOOT1=H (VDDIO)、BOOT0=X（任意），上电后 BootROM 程序从内部 Ram 中启动，适用于开发调试阶段。

3. 启动流程和工程框架

3.1 FSBL 基础启动（仅 FSBL 工程）

FSBL 全称为First Stage Boot Loader（第一阶段启动加载程序） ，是 STM32N6 启动的核心环节，外部 Flash 启动流程如下：

1. 上电后先执行片内 ROM 的 BootROM 程序，首先验证 FSBL 的 1024Byte 头部信息 （Header），FSBL 程序必须通过 ST 脚本签名，否则无法正常启动；
2. 头部验证成功后，BootROM 将 FSBL 程序搬运至内部 SRAM2 的 0x34180000 地址 ；
3. 程序计数器 PC 跳转到 0x34180000，开始执行 FSBL。

注 ：该模式下应用程序可直接集成在 FSBL 工程中，由 FSBL 直接执行。

3.2 FSBL+Load&Run 模式

适用于应用程序开发完成后，需将程序下载至外部 Flash，启动时由 FSBL 加载至内部 SRAM 执行，流程如下：

1. 与纯 FSBL 模式一致，BootROM 完成 FSBL 的校验、搬运并跳转到 FSBL 执行；
2. FSBL 将外部 Flash 中APP 的代码和数据完整拷贝至内部 SRAM ；
3. PC 指针跳转到 APP 代码起始地址，开始执行应用程序。

3.3 FSBL+XiP (Execute in Place) 模式

XiP 为原地执行 ，应用程序无需拷贝至内部 SRAM，直接在外部 Flash 中运行，节省 SRAM 空间，流程如下：

1. BootROM 完成 FSBL 的校验、搬运并跳转到 FSBL 执行；
2. FSBL 将外部 Flash 配置为 XiP 模式 ，完成配置后 PC 指针直接跳转到外部 Flash 中 APP 的第一条指令；
3. 应用程序在外部 Flash 中直接启动并执行。

3.4 ST FSBL 签名工具

FSBL 必须经过签名才能被 BootROM 验证通过，签名前需完成准备工作并根据芯片 Cut 版本执行对应命令：

准备工作

1. 安装 ST 最新版 CubeProgrammer；
2. 将STM32MP_SigningTool_CLI.exe的路径加入 Windows 系统 PATH 环境变量，确保可全局调用。

芯片 Cut 版本区分

通过芯片 Rev Code 区分：Rev code Z=Cut 1.1、Rev code B=Cut 2.0。

签名命令

• Cut1.1 ： plaintext

  STM32MP_SigningTool_CLI.exe -bin FSBL.bin -nk -of 0x80000000 -t fsbl -o FSBLtrusted.bin -hv 2.1 -dump FSBL-trusted.bin

• Cut2.0 ： plaintext

  STM32MP_SigningTool_CLI.exe -bin FSBL.bin -nk -of 0x80000000 -t fsbl -o FSBLtrusted.bin -hv 2.3 -dump FSBL-trusted.bin

命令参数说明

表格

参数	含义
-bin	待签名的原始 FSBL.bin 文件
-nk	不使用密钥相关配置（no keys）
-of	选项标志（option flags）
-t	指定 bin 文件类型为 fsbl
-o	签名后的输出文件
-hv	头部版本号（header version）
-dump	导出 bin 文件的 header 信息，便于查看

输出结果 ：FSBL-trusted.bin为完成签名并添加头部的可启动文件。

3.5 启动框架选择总结

BootROM 对 FSBL 的搬运存在512K 字节的大小限制 ，因此框架选择需遵循以下原则：

1. 若应用程序 + FSBL 整体大小≤512K，可直接集成在一个 FSBL 工程中，采用 3.1 的纯 FSBL 模式；
2. 若整体大小＞512K，必须采用FSBL+Load&Run 或FSBL+XiP 模式，将应用程序与 FSBL 分离存储。

4. 开发流程（以 IAR+STM32N6 DK 板为例）

以 SDK 中Projects\STM32N6570-DK\Examples\UART\UART_HyperTerminal_ITdemo 为例，该 demo 为纯 FSBL 工程架构 （应用与 FSBL 集成），开发流程如下：

4.1 进入 Development 模式（Dev 模式）

Dev 模式用于开发调试，BootROM 直接执行内部 RAM 中的代码，不同开发板的进入方式：

• STM32N6 DK 板 ：BOOT1 拨至高电平（H），BOOT0 为任意电平；
• Nucleo 板 ：JP2 (Boot1) 接 2-3（上），JP1 (Boot0) 接 1-2（下）。

4.2 项目选项配置

1. Device 确认 ：在 IAR 项目选项中，确保 Device 选择为ST STM32N6570-DK，内核为 Cortex-M55，若无相关选项需先安装 STM32N6 补丁；
2. ST-LINK 配置 ：调试器选择 ST-LINK，接口为 SWD，接口速度建议 2.0MHz，目标供电为 3.3V；
3. Output 设置 ：输出格式选择Raw binary，生成 bin 格式文件，便于后续签名；
4. Debugger 设置 ：指定 STM32N6 的设备描述文件，确保调试正常。

4.3 工程编译

1. 确认开发工具补丁已安装：IAR/Keil 需安装 STM32N6 专属补丁包，CubeIDE 需更新至最新版本；
2. 补丁包位置：SDK 的STM32Cube_FW_N6_V0.5.0 > Utilities > PC_Software目录下，包含 IAR、Keil 对应的补丁；
3. 选择默认编译选项，执行编译，生成 bin/hex 文件。

4.4 开发调试

1. FSBL 工程在调试阶段无需签名 ，直接通过 IAR 下载至内部 RAM；

2. 调试器 Reset 方式设置为Software ，否则无法正常调试；

3. 重新下载程序并启动调试，运行后程序可通过串口正常打印信息，完成开发调试。

4.5 烧录程序到外部 Flash

调试完成后，需将签名后的 FSBL 程序烧录至外部 Flash，烧录依赖External loader （DK 板 / Nucleo 板自带，自定义开发板需自行开发）。

前提条件

1. 开发板保持Dev 模式 ；
2. 对 FSBL.bin 进行签名，生成FSBL-trusted.bin（参考 3.4）；
3. 配置环境变量：将 External loader 路径设为 DKEL，同时将STM32_Programmer_CLI目录加入系统 PATH。

4.5.1 命令行烧录

Linux 系统 ：

plaintext

STM32_Programmer_CLI -c port=SWD mode=HOTPLUG ap=1 -el $DKEL -hardRst -w FSBL-trusted.bin 0x70000000

Windows 系统 ：

plaintext

STM32_Programmer_CLI -c port=SWD mode=HOTPLUG ap=1 -el %DKEL% -hardRst -w FSBL-trusted.bin 0x70000000

关键注意 ：建议直接烧录 bin 文件并指定0x70000000 外部 Flash 地址，工程编译的 hex 文件默认地址为内部 RAM，直接烧录会失败。

4.5.2 CubeProgrammer 图形化烧录

1. 开发板保持 Dev 模式，打开 CubeProgrammer，选择 SWD 端口、Hot plug 模式，连接设备；

2. 在 External loaders 中选择 STM32N6 DK 板对应的 loader；

   

3. 选择烧录文件：烧录 bin 文件需手动指定地址0x70000000，烧录 hex 文件需先修改其地址配置；

4. 执行擦除并烧录操作。

4.6 切换至 Flash 启动并重启

1. 启动模式切换
   • DK 板：BOOT1 拨至低电平（L），BOOT0 拨至低电平（L）；
   • Nucleo 板：JP2 (Boot1) 接 1-2（下），JP1 (Boot0) 接 1-2（下）。
2. 重启开发板，BootROM 将从外部 Flash 加载并执行签名后的 FSBL 程序，程序可正常运行；
3. Cut1.1 版本调试 ：Flash 启动模式下未关闭调试口，可通过 IAR 的Attach to Running Target功能，对运行中的程序进行在线调试。