无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级

1 前言

本文将针对客户无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级的问题进行分析。

2 问题描述

客户使用的是STM32F205VET6,做了个最小系统测试板,在BOOT0=1,BOOT1=0的情况下连接PC,使用PC端软件DfuSeDemo无法检测到DFU设备,但是同样在Bootloader模式下,却可以通过串口1进行固件升级。

3 问题分析

首先怀疑的是USB线路问题,因此,在却换到正常模式(BOOT0=0,BOOT1=0)时,使用CubeMx做了个简单的鼠标HID测试程序验证,结果发现在正常模式下测试程序是能正常运行的,从这点可以说明USB不存在线路不通的问题。

其次,检查各个管脚的电平,VDD,BOOT0,BOOT1均未发现异常。
于是打开应用文档AN2606-STM32 microcontroller system memory boot mode.pdf,通过此应用文档可知,不同的Bootloader版本可用于固件升级的方式不尽相同,如3.2节如下内容:

无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级_第1张图片

图1 BID定义

因此怀疑此MCU的BID是否会不支持DFU?通过上图可知,BID可以通过SWD直接读取,因此我们需要找到保存此BID信息的地址。
通过应用文档AN2606 3.2节的表3:
F2的BID的BID地址

图2 F2的BID地址

如上图可知,STM32F2的Bootloader存在两种BID,可以通过地址为0x1FFF77DE这个地址的值来获取,如为0x20则只支持USART,若为0x33,则支持USART,CAN,DFU这3种方式。于是使用PC端软件STM32 ST-LINK Utility通过SWD读取0x1FFF77DE这个地址的值,如下图所示:
无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级_第2张图片

图3 F2的BID值

如上图,可见客户使用的STM32F205的BID为0x33,是同时支持USART,CAN和DFU这3种方式的,因此,排除Bootloader版本问题的可能性。

在上述可能性都排除外,客户提出怀疑芯片本身或Bootloader烧录的代码有问题,于是找出一块STM32F4-DISCOVERY板进行MCU替换,替换后的结果为STM32F205在放到DISCOVERY板上则能正常通过Bootloader的DFU方式进行固件升级,因此,这就明确排除了芯片本身问题的可能性,因此,只可能是用户板子外围电路的问题。

再次回到AN2606这个应用文档,在15.2.2节找到Bootloader的工作流程图,如下所示:

无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级_第3张图片

图4 Bootloader的工作流程图

通过上图可知,Bootloader是依次检查USART->CAN->DFU的方式,怀疑Bootloader程序在DFU之前由于某种未知原因是否已经进入到USAR或CAN的方式中而一直没有出来?

为了排除这种可能性,我们针对USART1的RX脚PA10,USART3的RX脚PB11和PC11拉高,同时将CAN2的RX脚PB5拉低进行测试,结果还是无法检测到DFU设备。

再次回到上图进行分析,如上图,若USART和CAN都没有检测到的话,Bootloader程序会检测USB线是否连接,然后检测外部HSE,若HSE不存在,则产生系统复位,否则将会重现配置系统主频到60M。

由于我们是连着USB线且在正常运行模式下USB是能正常工作的,因此,这里检测USB线结果应该是通过的,于是按照程序流程,接下来检测外部HSE,若检测失败则复位系统。与是用示波器查看VDD与NRST脚的波形,发现系统在VDD上电后有3次复位,如此,可以得出Bootloader程序在检测外部HSE时结果为失败,如下:

无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级_第4张图片

图5 HSE 检测失败

为什么会检测外部HSE失败? 用户使用的HSE是8M晶振,与DISCOVERY板一样都是8M外部晶振,对比用户的外部晶振电路与DISCOVERY的对应电路,如下图所示:
无法使用内置Bootloader的DFU方式进行固件升级_第5张图片

图6 HSE对比

如上图,左边为客户板子的晶振电路,右边为DISCOVERY板的晶振电路,对比可知,用户的负载电容使用的是33pF,且多了个1M的反馈电阻。

首先将反馈电阻去掉后测试,结果还是一样。进一步将客户板子的晶振负载电容换成20pF后进行测试,结果可以正常检测到DFU设备,如此可见,正是因为这个负载电容的原因造成Bootloader的DFU无法正常工作!

4 总结

此问题是由于晶振负载电容过大,导致内置Bootloader程序在检测外部HSE的时间点与实际HSE稳定震荡所需的时间不同步造成,结果就是检测不到HSE,进而引起系统复位,最终无法使用Bootloader的DFU方式进行固件升级。

5 本文所涉及到的文档与软件下载链接

AN2606 http://www.stmcu.org/document/detail/index/id-200918
DfuSeDemo http://www.stmcu.org/document/detail/index/id-214339
STM32 ST-LINK Utility http://www.stmcu.org/document/detail/index/id-215840

注:本文来自:http://www.stmcu.org/module/forum/thread-607934-1-1.html

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