新一代燒寫工具 - STM32 Cube Programmer（附學(xué)習(xí)資源）

STM32CubeProgrammer（STM32CubeProg）是STM32微控制器的專用編程工具。

STM32用戶都知道，當(dāng)完成程序調(diào)試，需要對(duì)芯片進(jìn)行程序代碼燒錄編程，一般會(huì)有三個(gè)選擇：

1. 通過調(diào)試接口【JTAG/SWD】來燒寫程序，一般要使用STLink Utility或STVP工具軟件來完成；
2. 通過UART接口來燒寫程序，需要下載基于PC端的flash 燒錄工具軟件STM32 Flash loader demonstrator配合；
3. 通過USB接口來燒寫程序，需下載USB DfuSe工具軟件來實(shí)現(xiàn)。

2017年底，ST推出了多合一燒錄工具STM32CubeProgrammer，以其高集成度支持上述三類編程接口，還兼具其它更多功能。

STM32CubeProg?不斷迭代，至2020年10月，更新至最新版?STM32CubeProgrammer?2.5.0（點(diǎn)擊即可下載），增添更多新功能。

STM32CubeProgrammer 主要功能

STM32Cube 軟件家族中的 STM32CubeProgrammer 是 STM32 MCU 專用編程工具。它支持通過STLink的SWD/JTAG調(diào)試接口對(duì)STM32 MCU的片上存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除和讀寫操作；或者通過UART，USB, I2C，SPI，CAN等通信接口，利用出廠時(shí)固化在芯片內(nèi)部的系統(tǒng)bootloader，對(duì)STM32 MCU的片上存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除和讀寫操作。這里需要說明的是STLink v2僅支持通過UART和USB通信接口對(duì)片上存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，而STLink v3增加了SPI，I2C和CAN通信接口的支持。除此以外，STM32CubeProgrammer 還可以操作STM32 MCU的選項(xiàng)字節(jié)和一次性可編程字節(jié)。通過 STM32CubeProgrammer 提供的或者自己編寫的外部 external loader，還可以對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行編程。

STM32CubeProgrammer 提供了圖形化和命令行兩種用戶界面。此外，STM32CubeProgrammer 還提供了C++ API, 用戶可以將 STM32CubeProgrammer 的功能集成到自己所開發(fā)的PC端應(yīng)用中。

▲? STM32CubeProg的圖形化界面?

圖形化用戶界面如上圖所示，在右側(cè)的配置區(qū)域，用戶可以選擇通過STLink調(diào)試接口，或者USB、UART等通信接口連接到STM32微控制器。連接到STM32 微控制器后，在“Device information”區(qū)域可以看到當(dāng)前MCU的型號(hào)，版本和Flash大小等信息。如果連接的是ST官方的開發(fā)板，還會(huì)顯示該開發(fā)板的名稱。

那么，這里顯示的信息都是來自哪里呢？其中“CPU“型號(hào)，也就是內(nèi)核型號(hào)，從內(nèi)核的CPUID 只讀寄存器讀得，該寄存器的說明在各個(gè)芯片系列對(duì)應(yīng)的編程手冊(cè)中可以查到，比如STM32F7對(duì)應(yīng)的編程手冊(cè)PM0253；芯片型號(hào)”Device ID“和芯片版本”RevisionID”分別來自STM32MCU的DBGMCU_IDC只讀寄存器中的Device ID字段和Revision字段。Flash大小“Flash size”的值，可以從系統(tǒng)Flash的Flash size只讀寄存器中讀到。這些寄存器的說明都可以在各個(gè)芯片系列對(duì)應(yīng)的參考手冊(cè)中的“調(diào)試支持”和“設(shè)備電子簽名”章節(jié)找到，比如STM32H743的參考手冊(cè)RM0433。開發(fā)板名稱“Board”對(duì)應(yīng)的信息，存儲(chǔ)在板載的STLink中，所以只有用ST開發(fā)板自身板載的STLink進(jìn)行連接時(shí)才能看到這個(gè)信息。

在STM32CubeProgrammer最左側(cè)一欄可以在不同的功能標(biāo)簽頁之間切換，進(jìn)行不同的操作。

接下來，我們會(huì)對(duì)STM32CubeProgrammer的主要功能進(jìn)行介紹，關(guān)于STM32CubeProgrammer的具體操作步驟，請(qǐng)參考”UM2237-STM32CubeProgrammer軟件工具介紹”。

片上擦除和讀寫

STM32CubeProgrammer支持按扇區(qū)對(duì)Flash進(jìn)行擦除和全片擦除。可以導(dǎo)入多種格式的執(zhí)行文件進(jìn)行燒錄，支持的文件格式有：二進(jìn)制文件（.bin），elf文件（.elf，.axf，.out），hex文件（.hex）和摩托羅拉的S-record文件（.srec）。

• 擦除操作

通過STLink與目標(biāo)MCU建立連接后，在“Erasing&Programming”頁面下，可以按扇區(qū)對(duì)flash進(jìn)行擦除，或者選擇“Fullchiperase”按鈕，進(jìn)行全片擦除。

• 燒錄操作

在“Erasing&Programming”頁面下，點(diǎn)擊“Browse”按鈕導(dǎo)入可執(zhí)行文件，然后點(diǎn)擊“StartProgramming”進(jìn)行燒錄。

也可以在“Memory&fileedition”頁面下，打開要燒錄的可執(zhí)行文件，然后點(diǎn)擊“download”進(jìn)行燒錄。

在“Memory&fileedition”?的 “Device Memory”頁面下，還可以讀出當(dāng)前指定地址范圍的MCU存儲(chǔ)器值，并通過“SaveAs”菜單將讀出的內(nèi)容保存為二進(jìn)制文件（.bin）, hex文件（.hex）或S-record文件（.srec）。

除了前面介紹的燒錄整個(gè)可執(zhí)行文件的方式以外，還可以在“Memory&fileedition”? 的 ?“Device Memory”頁面下直接修改某個(gè)地址的值，”回車”后STM32CubeProg會(huì)自動(dòng)完成讀出-修改-擦除-回寫的操作。對(duì)于一次性可編程（OTP）字節(jié)就可以通過這種方式進(jìn)行編程。

選項(xiàng)字讀寫

點(diǎn)開OB頁面后，可以看到當(dāng)前所連接MCU的選項(xiàng)字的設(shè)定情況。用戶可以在這里修改選項(xiàng)字的值。具體選項(xiàng)字的說明，請(qǐng)參考對(duì)應(yīng)MCU的參考手冊(cè)。

“二合一”燒錄

使用 “Erasing&Programming” 頁面下的“二合一”燒錄模式，可以在一次操作中完成FLASH和選項(xiàng)字的燒錄工作。選項(xiàng)字的配置使用STM32CubeProgrammer命令行的 “-ob” 命令。

舉例說明，現(xiàn)在要在燒寫完Flash后，設(shè)置讀保護(hù)為level1?？梢园匆韵虏襟E先進(jìn)行設(shè)置：

1. 設(shè)置好要下載的可執(zhí)行文件路徑

2. 勾選 “AutomaticMode” 下的 “Fullchip erase” 和 “Downloadfile”

3. 在 “Optionbytes commands”?的輸入框中輸入：“-ob rdp=0xBB”

然后點(diǎn)擊 “Start automatic mode” ，STM32CubeProgrammer就會(huì)開始按順序執(zhí)行上述的操作，同時(shí)在Log窗口顯示整個(gè)執(zhí)行的過程和進(jìn)度。

關(guān)于選項(xiàng)字命令 “-ob”的格式說明，可以參考 UM2237（用戶手冊(cè)STM32CubeProgrammer軟件工具介紹） 的3.2.15章節(jié)。但“-ob”命令中OptByte字段的定義在UM2237中沒有說明，可以有兩種方法來查詢：一種是通過STM32CubeProgrammer圖形界面下“Optionbytes”標(biāo)簽頁中的“Name”一欄的名稱，因?yàn)椤?ob”命令中OptByte字段的定義與這里是一致的；還可以通過“-ob displ”命令來顯示當(dāng)前所有的選項(xiàng)字配置，從而也就可以知道各個(gè)OptByte字段的定義了。

外部存儲(chǔ)器讀寫

如果想要對(duì)通過? SPI，F(xiàn)MC，QSPI 等接口連接到 STM32 的外部存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，就需要一個(gè) external loader 。

C ubeProgrammer? 默認(rèn)提供了 STM32 開發(fā)板上集成的外部存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的 external loader 。

用戶如果使用了其他型號(hào)的存儲(chǔ)器，也可以自己生成external loader文件(*. stldr)，詳細(xì)操作請(qǐng)參考?UM2237?的第2.3.3章節(jié)。

在對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行操作前，必須先在 “External Loader” 頁面下，選擇對(duì)應(yīng)的external loader，該external loader會(huì)在接下來對(duì)外部存儲(chǔ)器的操作中用到。然后就可以在 “Erasing&Programming” 頁面和 “Memory&fileedition” 頁面下進(jìn)行擦除和燒寫的操作了。

Bootloader

STM32MCU出廠時(shí)，內(nèi)部的系統(tǒng)memory就已經(jīng)燒好了bootloader，提供通過USART，USB，I2C，SPI，CAN等接口更新片上Flash的功能。

不同STM32MCU型號(hào)支持的bootloader接口有所不同，具體可以參考應(yīng)用手冊(cè)AN2606。STLink v2或者STLink v3提供了從USART，USB，I2C，SPI和CAN等通信協(xié)議到USB的橋接接口，STM32MCU可以通過STLink v2或者STLink v3與PC端建立連接。而STM32CubeProgrammer則提供了PC端的操作界面，可以通過bootloader對(duì)片上Flash進(jìn)行擦除和燒錄。STLinkv2只提供了USART和USB兩種通信接口，而STLink v3增加了I2C，SPI和CAN通信接口的支持。ST原來提供有兩個(gè)獨(dú)立的PC端軟件：“STM32Flash loader demonstrator”和“Dfuse Demo”，分別支持USARTbootloader和USBDFU功能，現(xiàn)在只需要使用STM32CubeProgrammer一個(gè)軟件就可以支持所有這些通信接口了。

SWO信息輸入窗口

我們?cè)谧鲩_發(fā)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)需要輸出一些調(diào)試信息。

常用的方法就是通過重定向printf到串口來進(jìn)行打印，這種方法需要占用一路串口。還有一種方法就是將printf重定向到SWD調(diào)試接口的SWO口，通過SWO來輸出調(diào)試信息。STM32CubeProgrammer的SWV窗口可以顯示SWO發(fā)送的調(diào)試信息，并且可以將所有接收到的信息保存在指定的“.log”文件中。

命令行界面

STM32CubeProgrammer提供命令行界面，可以通過執(zhí)行指令的方式實(shí)現(xiàn)大部分STM32CubeProgrammer的功能。

STM32_Programmer_CLI.exe 可執(zhí)行文件在 STM32CubeProgrammer 安裝路徑下的 bin 文件夾下，執(zhí)行 STM32_Programmer_CLI.exe 可以看到所有支持的指令及參數(shù)說明。

命令行界面還提供了一些在圖形化界面不具備的功能，例如：創(chuàng)建可信任包，安全燒錄，計(jì)算 CRC 值等功能。詳細(xì)說明請(qǐng)參考?UM2237。

圖中舉了一個(gè)通過SWD接口連接目標(biāo)芯片并設(shè)置讀保護(hù)級(jí)別1的例子，通過 “-c” 指令先與目標(biāo)芯片建立連接，再通過 “-ob” 指令修改讀保護(hù)的級(jí)別，完整的命令行指令為：STM32_Programmer_CLI.exe-c port=SWD -ob rdp=0xBB。

STLink固件更新

將 STLink 調(diào)試器連接到電腦后，打開? STM32CubePorgrammer ，刷新? STLink? 連接就可以看到當(dāng)前? STLink? 的固件版本。 點(diǎn)擊 “ Firmwareupgrade ” 按鈕，打開? STLinkUpgrade? 工具可以對(duì)? STLink? 固件版本進(jìn)行更新。

STM32CubeProg 相關(guān)資源

如何找到STM32CubeProg

如上圖 ，在瀏覽器地址欄中輸入 www.st.com/stm32cube ，可以直接打開? STM32Cube? 的主頁面。 以這個(gè)頁面作為入口可以快速地找到? STM32Cube? 生態(tài)系統(tǒng)下的所有軟件工具和軟件包， STM32CubeProgrammer? 也在這其中。

此外，直接在搜索欄搜索關(guān)鍵字“ STM32CubeProg ”也可以找到? STM32CubeProg? 的主頁面。 在 STM32CubeProgrammer 頁面的 Overview 標(biāo)簽頁下有對(duì) STM32CubeProgrammer 的介紹以及下載鏈接，在? Documentation? 標(biāo)簽頁下可以找到其相關(guān)的文檔。

用戶手冊(cè)及應(yīng)用筆記

UM2237 用戶手冊(cè) 《STM32CubeProgrammer軟件工具介紹》 ：本文檔為通用文檔，面向所有STM32產(chǎn)品，是 關(guān)于 STM32CubeProgrammer 的詳細(xì)使用說明以及命令行的命令用法說明；

UM2238?用戶手冊(cè) 《創(chuàng)建STM32受信任包軟件工具介紹》 和?AN5054?應(yīng)用筆記 《通過STM32CubeProgrammer進(jìn)行安全燒錄》 ：與安全有關(guān)，介紹 如何創(chuàng)建可信任包以及如何進(jìn)行安全燒錄。

UM2543 用戶手冊(cè) 《STM32MP1系列簽名工具介紹》 和?UM2542?用戶手冊(cè) 《STM32MP1系列密鑰生成器軟件介紹》 ： STM32CubeProgrammer 還集成了” STM32MP1 系列密鑰生成器”和“ STM32MP1 系列簽名工具”，通過命令行對(duì)應(yīng)的指令，可以生成 ECC 密鑰對(duì)，并對(duì)固件進(jìn)行簽名。 具體使用方法請(qǐng)參考上述兩篇用戶手冊(cè) 。

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來源 | STM32

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