新一代燒寫工具：STM32 Cube Programmer

STM32CubeProgrammer（STM32CubeProg）是STM32微控制器的專用編程工具。 STM32用戶都知道，當完成程序調(diào)試，需要對芯片進行程序代碼燒錄編程，一般會有三個選擇：

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；

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；

通過USB接口來燒寫程序，需下載USB DfuSe工具軟件來實現(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STM32CubeProgrammer2.5.0（點擊即可下載），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STM32 MCU的片上存儲器進行擦除和讀寫操作；或者通過UART，USB, I2C，SPI，CAN等通信接口，利用出廠時固化在芯片內(nèi)部的系統(tǒng)bootloader，對STM32 MCU的片上存儲器進行擦除和讀寫操作。

這里需要說明的是STLink v2僅支持通過UART和USB通信接口對片上存儲器進行操作，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，還可以對外部存儲器進行編程。 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)域可以看到當前MCU的型號，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，也就是內(nèi)核型號，從內(nèi)核的CPUID 只讀寄存器讀得，該寄存器的說明在各個芯片系列對應(yīng)的編程手冊中可以查到，比如STM32F7對應(yīng)的編程手冊PM0253；芯片型號”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芯片系列對應(yīng)的參考手冊中的“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RM0433。開發(fā)板名稱“Board”對應(yīng)的信息，存儲在板載的STLink中，所以只有用ST開發(fā)板自身板載的STLink進行連接時才能看到這個信息。

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

接下來，我們會對STM32CubeProgrammer的主要功能進行介紹，關(guān)于STM32CubeProgrammer的具體操作步驟，請參考”UM2237-STM32CubeProgrammer軟件工具介紹”。 片上擦除和讀寫STM32CubeProgrammer支持按扇區(qū)對Flash進行擦除和全片擦除。可以導入多種格式的執(zhí)行文件進行燒錄，支持的文件格式有：二進制文件（.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MCU建立連接后，在“Erasing&Programming”頁面下，可以按扇區(qū)對flash進行擦除，或者選擇“Fullchiperase”按鈕，進行全片擦除。

燒錄操作

在“Erasing&Programming”頁面下，點擊“Browse”按鈕導入可執(zhí)行文件，然后點擊“StartProgramming”進行燒錄。 也可以在“Memory&fileedition”頁面下，打開要燒錄的可執(zhí)行文件，然后點擊“download”進行燒錄。 在“Memory&fileedition”的“Device Memory”頁面下，還可以讀出當前指定地址范圍的MCU存儲器值，并通過“SaveAs”菜單將讀出的內(nèi)容保存為二進制文件（.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地址的值，”回車”后STM32CubeProg會自動完成讀出-修改-擦除-回寫的操作。對于一次性可編程（OTP）字節(jié)就可以通過這種方式進行編程。

選項字讀寫點開OB頁面后，可以看到當前所連接MCU的選項字的設(shè)定情況。用戶可以在這里修改選項字的值。具體選項字的說明，請參考對應(yīng)MCU的參考手冊。

“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和選項字的燒錄工作。選項字的配置使用STM32CubeProgrammer命令行的 “-ob” 命令。

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

設(shè)置好要下載的可執(zhí)行文件路徑

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

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

然后點擊 “Start automatic mode” ，STM32CubeProgrammer就會開始按順序執(zhí)行上述的操作，同時在Log窗口顯示整個執(zhí)行的過程和進度。 關(guān)于選項字命令 “-ob”的格式說明，可以參考UM2237（用戶手冊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”標簽頁中的“Name”一欄的名稱，因為“-ob”命令中OptByte字段的定義與這里是一致的；還可以通過“-ob displ”命令來顯示當前所有的選項字配置，從而也就可以知道各個OptByte字段的定義了。

外部存儲器讀寫如果想要對通過SPI，F(xiàn)MC，QSPI等接口連接到STM32的外部存儲器進行讀寫操作，就需要一個external loader。

CubeProgrammer默認提供了STM32開發(fā)板上集成的外部存儲器對應(yīng)的external loader。 用戶如果使用了其他型號的存儲器，也可以自己生成external loader文件(*. stldr)，詳細操作請參考UM2237的第2.3.3章節(jié)。 在對外部存儲器進行操作前，必須先在 “External Loader” 頁面下，選擇對應(yīng)的external loader，該external loader會在接下來對外部存儲器的操作中用到。

然后就可以在 “Erasing&Programming” 頁面和 “Memory&fileedition” 頁面下進行擦除和燒寫的操作了。 BootloaderSTM32MCU出廠時，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型號支持的bootloader接口有所不同，具體可以參考應(yīng)用手冊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對片上Flash進行擦除和燒錄。

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原來提供有兩個獨立的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信息輸入窗口我們在做開發(fā)的時候，經(jīng)常會需要輸出一些調(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，計算 CRC 值等功能。詳細說明請參考UM2237。 圖中舉了一個通過SWD接口連接目標芯片并設(shè)置讀保護級別1的例子，通過 “-c” 指令先與目標芯片建立連接，再通過 “-ob” 指令修改讀保護的級別，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連接就可以看到當前STLink的固件版本。點擊 “Firmwareupgrade” 按鈕，打開STLinkUpgrade工具可以對STLink固件版本進行更新。

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標簽頁下有對STM32CubeProgrammer的介紹以及下載鏈接，在Documentation標簽頁下可以找到其相關(guān)的文檔。

用戶手冊及應(yīng)用筆記UM2237 用戶手冊《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 的詳細使用說明以及命令行的命令用法說明； UM2238用戶手冊《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行安全燒錄。

UM2543 用戶手冊《STM32MP1系列簽名工具介紹》和UM2542用戶手冊《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”，通過命令行對應(yīng)的指令，可以生成ECC密鑰對，并對固件進行簽名。具體使用方法請參考上述兩篇用戶手冊。

責任編輯：xj

原文標題：新一代燒寫工具 - STM32 Cube Programmer（附學習資源）

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