Alternative way to program STM32
Авторы: Казиахмедов Эдгар, Молодцов Владислав
В данной статье мы постараемся подробнее разобраться с такими участками памяти как System Memory и Option Bytes, а также загрузим прошивку в микроконтроллер через последовательный интерфейс.
Как было замечено на лекции при старте микроконтроллер выбирает область, которая будет отображена в начальную область памяти с адресом 0x00000000.
Рис. 1. Режимы старта
На Рис.1 показано, что конкретный участок памяти может выбран установкой соответствующих значений на физическом пине BOOT0 (см. распиновку) и изменением определенных битов в конфигурационном байте Option byte (nBOOT1, BOOT_SEL, nBOOT0 bits). Таким образом в зависимости от выбранного режима загрузка может быть произведена с следующих режимах:
- старт с основной FLASH памяти, т.е. основная память будет отображена в начальную секцию по адресу 0x00000000, но также будет доступна по адресу 0x08000000. Другими словами, содержимое FLASH памяти будет доступна как и по адресу 0x00000000 так и по адресу 0x08000000;
- старт с области системной памяти, т.е. область системной памяти будет отображена в начальную секцию и будет доступна как и с изначального адреса 0x1FFFEC00 на STM32F03x и STM32F05x (0x1FFF C400 на STM32F04x, 0x1FFFC800 на STM32F07x, 0x1FFFD800 на STM32F09x) так и с 0x00000000;
- старт со встроенной оперативной памяти, таким же образом доступ будет возможен с адресов 0x00000000 и 0x20000000.
По умолчанию на отладочной плате с установленной STM32F051R8T6 пин BOOT0 подключен к земле, тем самым происходит отображание FLASH памяти в начальную секцию. Собственно поэтому программа, которая была загружена, начинает исполняться.
Теперь подробнее остановимся на системном участке памяти. Если мы вручную подключим пин BOOT0 к +3v, то при после сброса микроконтроллер начнет исполнять код, который находится в системной памяти. Код в системной памяти называется бутлоудером (bootloader), он записан компанией STMicroelectronics на этапе производства (защищен от записи) и используется для загрузки прошивки в память микроконтроллера. Бутлоудер поддерживает несколько интерфейсов для загрузки данных, а именно:
- USART (Universal asynchronous receiver-transmitter) на пинах PA14/PA15, либо PA9/PA10;
- I2C на пинах PB6/PB7 (только на STM32F04xxx, STM32F07xxx и STM32F09xxx);
- USB DFU, то есть контроллер отображается как флеш-память (только для STM32F04xxx и STM32F07xxx).
После подключения бутлоадер ожидает данные и после установки соединения выполняет запрашиваемые операции над памятью, либо меняет Option Bytes. Для наглядности на Рис.2 предоставлен алгоритм работы бутлоадера.
Рис. 1. Алгоритм работы бутлоадера
Стоит заметить, что попасть в бутлоадер можно и обычным переходом в соответствующую область памяти (обычный JUMP):
void (*foo)(void) = 0x1FFFEC00;
foo();Но перед этим необходимо:
- Отключить тактирование от периферии
- Отключить использование PLL
- Выключить все прерывания
- Убедиться в том, что нет ожидающих обработки прерываний
Перейдем к описанию следующего региона памяти - Option Bytes. Структуру этой области можно представить на Рис. 3:
Рис. 3. Структура конфигурационных регистров
Формально вся структра представлена 4-мя 32-битными регистрами, каждый из которых хранит 2 конфигурационных байта с комплементарным дополнением для защиты от ошибок. Для примера:
nUSER = ~USER
Таким образом в нашем микроконтроллере присутствуют 8 конфиг. регистров.
После включения микроконтроллера, контроллер Option Byte памяти скопирует значения из вышеупомянутых регистров и запишет их в регистры контроллера FLASH памяти FLASH_OBR и FLASH_WRPR, попутно проверяя комплементарные пары на наличие ошибок. В случае возникновения несовпадения байта и его компл. пары, соответсвующий конфиг. байт будет выставлен равным 0xFF, а бит OPTERR в FLASH_OBR будет выставлен в 1.
Рассмотрим параметры конфиг. байта USER:
- BOOT_SEL, nBOOT1, nBOOT0 - отвечают за режим старта (Рис. 1)
- RAM_PARITY_CHECK - включение бита проверки для оперативной памяти
- VDDA_MONITOR - монитор напряжения вкл/выкл
- nRST_STDBY - сброс при входе в StandBy режим
- nRST_STOP - сброс при входе в Stop режим
- WDG_SW - программный/аппаратный сторожевой таймер
Рассмотрим параметры конфиг. байта RDP:
- весь байт задает уровень защиты на чтение FLASH памяти (подробнее в след. статье про FLASH). При Если установить RDP на уровень 1 или 2, стандартный программатор st-link (установленный на отл. плате) не сможет перезагрузить программу на микроконтроллер. Придется подключиться через бутлоадер и сбросить RDP. При сбросе RDP выполняется полная очистка памяти.
Data1, Data0 - пользовательские байты, а остальные байты используются для разблокировки FLASH памяти на запись