STM32F091 空片使用 System Bootloader 下载代码

只看该作者 · 2021-11-15 09:22

前言前言
我们在《STM32F09x 不使用 BOOT 脚实现 System Bootloader 升级代码》中实现了通过修改 Option Bytes 来达到控制
BOOT0 和 BOOT1，在不需要外部 BOOT 脚的情况下实现了使用 System Bootloader 进行代码升级的功能。可是，这个功能
必须在程序中预先烧写了功能程序后，才能不断地进行升级。也就是说，在第一次空片烧写时，必须使用 SWD 进行烧写的。
那有没有可能在空片烧写时，就可以直接使用 System Bootloader 进行烧写呢？这样我们就可以完全使用串口进行烧写和升级
了。现在，我们来探讨这个问题。

只看该作者 · 2021-11-15 09:23

问题问题
在使用 STM32F091RCT6 时，能否进行对空片的串口烧写，结合《STM32F09x 不使用 BOOT 脚实现 System Bootloader 升
级代码》实现完全使用串口进行烧写？

只看该作者 · 2021-11-15 09:24

调研调研
1.1.认识一下 STMF09x 和STM32F04x 在Boot Configuration 中的新特性
打开参考手册 RM0091，翻到 Boot Configuration 那一节，我们可以看到 Table 3 中对 Boot Mode 进行了描述，如下：

从表格中，在《STM32F09x 不使用 BOOT 脚实现 System Bootloader 升级代码》一文中我们只提到了第 1 条注释：
“Grey options are available on STM32F04x and STM32F09x devices only.”

只看该作者 · 2021-11-15 09:25

现在，我们再来看一下第 2 条注释：“For STM32F04x and STM32F09x devices, see also Empty check description.”
那我们再来看一下 Empty check 的描述：

只看该作者 · 2021-11-15 09:26

首先，我们看到，“ Empty Check”是只有 STM32F04x 和 STM32F09x 才有的功能，内部有一个查空标志，可用于使用
Bootloader 对未编程过的芯片进行简单编程。这个标志位在 BOOT0 脚被定义到从 Main Flash memory 启动的时候使用。当
这个标志位被置“ 1”的时候，此芯片被认为是空的，系统将从 System memory 中启动 Bootloader，以允许用户进行代码下
载，即使现在 BOOT0 脚定义的是从 Main Flash memory 启动。此标志位只在载入 Option bytes 时更新：当地址 0x0800
0000 读出的内容为 0xFFFF FFFF 时，此标志位置“ 1”，否则为“ 0”。这意味着当烧写完一个空片后需要在系统复位后执
行代码的话，是必须要重新上电或者在 FLASH_CR 寄存器中置位 OBL_LAUNCH。
也就是说，当我们把 BOOT0 设置为 0，设置为从 Main Flash memory 中启动时，当上电时或者置位 OBL_LAUNCH 启动一
个带载入新的 Option bytes 的复位后。当 Option bytes 载入的时候， STM32F04x/STM32F09x 会读取读取 0x0800 0000 的内
容，如果其值为 0xFFFF FFFF，认为此芯片为空片，直接进入 System Memory 中，使用 Bootloader 启动；如果其值不是
0xFFFF FFFF，则认为此芯片不是空片，直接从用户代码启动。

只看该作者 · 2021-11-15 09:27

2.2.实验验证
实验使用工具： PC 一台， NUCLEO-F091RC 一块， USB 线 1 条（用来连接 NUCLEO 板与 PC）
实验使用软件： STM32 ST-LINK Utility， Flash Loader Demonstrator
实验使用软件库： STM32Cube_FW_F0_V1.2.0
我们先来看第一个实验：
• 实验 1：空片测试
1) 使用 USB 线连接 PC 与 NUCLEO-F091RC
2) 打开 STM32 ST-LINK Utility 软件，点击“ Connect to the target”按钮，连接 STM32F091。然后点击“ Full
chip erase”按钮对 Main Flash Memory 进行擦除。结果如图所示：

只看该作者 · 2021-11-15 09:29

3) 我们再点击菜单“ Target→Option Bytes”检查一下 Option Bytes 的配置确实是初始值的状态。如下图：

4) 若是确认 Option Bytes 是初始值，直接点“ Cancel”退出对话框；若是 Option Bytes 为非初始值，修改为初始
值后点“ Apply”完成 Option Bytes 的更新并退出对话框。
5) 回到 STM32 ST-LINK Utility，点击“ Disconnect”按钮断开连接。
6) 断开 USB 连接线，并重新连接。为 STM32F091 重新上电。
7) 打开 Flash Loader Demonstrator，选择正确的配置，比如下图：

NUCLEO 板上的 ST-LINK 自带虚拟串口，而且已经连接到 STM32F091 芯片上。此时虚拟串口对应的是
COM16，所以选择 COM16。

只看该作者 · 2021-11-15 09:30

8) 点击“ Next”测试连接，并继续往下测试烧写。
9) 测试结果：成功！
10) 到此，我们证明空片是可以直接使用 Flash Loader Demonstrator 进行串口烧写的。但是我们再来探讨一些其他
情况。
• 实验 2：测试 0x0800 0000 地址的值为 0xFFFF FFFF 的情况。
按参考手册 RM0091 的描述，只要 0x0800 0000 地址的值为 0xFFFF FFFF 就可以进入 System bootloader 了，即使
BOOT 配置为 Main Flash memory 启动。所以我们再来做一个实验：
1) 使用 USB 线连接 PC 与 NUCLEO-F091RC
2) 打开 STM32 ST-LINK Utility 软件，点击“ Connect to the target”按钮，连接 STM32F091。并点击“Open file”
按钮，打开位于\ STM32Cube_FW_F0_V1.2.0\Projects\STM32F091RC-Nucleo\Demonstrations\Binary 的示例
代码文件 STM32CubeF0_Demo_STM32F091RC-Nucleo.hex。如图：

只看该作者 · 2021-11-15 09:31

3) 点击“ Program verify”按钮进行烧写。
4) 点击“ Disconnect”按钮断开连接。
5) 断开 USB 连接线，并重新连接。为 STM32F091 重新上电。
6) 打开 Flash Loader Demonstrator，点击“ Next”，就会弹出下图所示的警告，证明无法连接。失败！

7) 切回 STM32 ST-LINK Utility 软件，点击“ Connect to the target”按钮，连接 STM32F091。在“ Device
Memory @ 0x08000000：”页面中直接将 0x0800 0000 地址中的数值修改为 0xFFFF FFFF，这时软件会自动
更新代码，将修改过的代码烧写到 STM32F091 中，如下图：

8) 点击“ Disconnect”按钮断开连接。
9) 断开 USB 连接线，并重新连接。为 STM32F091 重新上电。
10) 打开 Flash Loader Demonstrator，点击“ Next”测试连接，并继续往下测试烧写。
11) 测试结果：成功！
12) 到此，我们证明确实在 Main Flash memory 中只要 0x0800 0000 地址中的数值是 0xFFFF FFFF 就可以直接使
用 Flash Loader Demonstrator 进行串口烧写的。其他地址的数值并没有关系。那么，是不是只要这个条件就能
保证可以串口烧写呢？我们再来看下一个实验

只看该作者 · 2021-11-15 09:32

• 实验 3： Option Bytes 测试
1) 使用 USB 线连接 PC 与 NUCLEO-F091RC
2) 打开 STM32 ST-LINK Utility 软件，点击“ Connect to the target”按钮，连接 STM32F091。然后点击“ Full
chip erase”按钮对 Main Flash Memory 进行擦除。结果如图所示：

3) 我们再点击菜单“ Target→Option Bytes”，将 Option Bytes 中的 nBOOT0_SW_Cfg 位（也就是 BOOT_SEL）
的打勾去掉。如下图：

只看该作者 · 2021-11-15 09:33

4) 点击 “Apply”完成 Option Bytes 的烧写并退出对话框。
5) 回到 STM32 ST-LINK Utility，点击“ Disconnect”按钮断开连接。
6) 断开 USB 连接线，并重新连接。为 STM32F091 重新上电。
7) 打开 Flash Loader Demonstrator，点击“ Next”，又见到弹出下图所示的警告，证明无法连接。失败！

8) 那么，这是否证明如果 Option Bytes 的值不是初始值的话， Empty Check 的功能将失效？同样的过程，我们再
来试另外一个配置：

在这个配置中，我们将 nBOOT0_SW_Cfg 位改回来“打勾”，再将其他打勾的项都取消掉。

只看该作者 · 2021-11-15 09:34

9) 点击 “Apply”完成 Option Bytes 的烧写并退出对话框。
10) 回到 STM32 ST-LINK Utility，点击“ Disconnect”按钮断开连接。
11) 断开 USB 连接线，并重新连接。为 STM32F091 重新上电。12) 打开 Flash Loader Demonstrator，点击“ Next”测试连接，并继续往下测试烧写。
13) 测试结果：成功！
14) 到此，我们证明 Empty Check 是会对 Option Bytes 中的 BOOT_SEL 位进行检测的。只要 BOOT_SEL 的值为
“ 0”，而不是“ 1”， Empty Check 就认为这不是一个空片，不会跳往 System Memory 去执行 Bootloader。

只看该作者 · 2021-11-15 09:34

结论结论
关于 Empty Check 的断定条件，不仅仅是 RM0091 所描述的检查 Main Flash memory 中地址 0x0800 0000 的值是否为
0xFFFF FFFF，还检查了 Option Bytes 中 BOOT_SEL 位的值是否为“ 1”。只有在 Main Flash memory 中地址 0x0800
0000 的值为 0xFFFF FFFF，且 Option Bytes 中 BOOT_SEL 位的值为“ 1”的情况下，才会跳往 System Memory 去执行
Bootloader。
到此，结合上一篇应用文档《STM32F09x 不使用 BOOT 脚实现 System Bootloader 升级代码》，我们就可真正地完全使用
串口来进行代码烧写了。

只看该作者 · 2021-12-9 15:52

哪种启动方式最便捷呢

只看该作者 · 2021-12-9 15:53

还有首次烧写的区别？

只看该作者 · 2021-12-9 15:58

首次可以使用jtag方式吗

只看该作者 · 2021-12-9 17:11

是否需要加入到勘误表里边呢

只看该作者 · 2021-12-9 17:12

探索的比较深入啊