ST官方提供了ST-LINK/V2-1调试器的原理图，PCB图及相关的固件更新工具（Stlink Utility或者ST-LINK firmware upgrade）当然也可以通过第三方的工具对调试器进行固件的升级操作（STLinkReflash）。但如果你在使用ST-LINK/V2-1的过程中不慎将原有的固件破环或者是MCU烧毁，使得ST-LINK/V2-1无法正常使用，这时候你就需要一个可用的bootloader进行修复。
- －实现一个简单的bootloader, 能够实现固件的下载及加载
经过进一个月的分析，不断尝试，自己写一个bootloader实现固件下载更新及加载也是可能的。
完整的固件包含如下这几个部分：
| Flash size: 128KiB | ||||
| bootloader: 15KiB | system parameter: 1KiB | firmware: 111KiB | manifest: 1KiB | |
- －了解固件升级相关的通信协议
由于STLinkReflash命令在固件升级过程中，可以显示升级过程中发送及接收的数据的相关内容，并且结合OpenOCD源代码中关于ST-LINK通信相关的代码，可以很容易地猜测出固件升级的流程：
NOTE:
STLinkReflash工具在写入ST-LINK/V2-1的时候，没有去更新固件的配置信息（位于flash 0x08003c00 ~ 0x08003ffff）。这使得如果bootloader不包启配置信息（只包含flash前15KiB的数据），那么通过该工具写入的ST-LINK/V2-1固件是无法使用的（USB无法正常枚举），而必须先通过STLink Utility工具进行固件更新。
加密算法，通过分析STLinkReflash工具，我们知道固件在传送过程中，会进行加密，我们需要相关的加密算法来实现：
- － 官方原版bootloader
有了固件升级相关的通信协议及相关的参考文档，获取官方的bootloader也不是什么难事。
原以为有了ST-LINK/V2-1的固件并且知道固件的起始地址，就可以写一个简单的bootloader加载固件，可事实并非如此（加载JLink固件可以正常运行，但是对于ST-LINK/V2-1的固件，就没有那么走运了），还是需要分析调试bootloader代码，以发现其中的差异：
- － USB接口实现及其配置
ST-LINK/V2-1通过USB接口与PC机进行通信，在bootloader模式下接口的相关配置信息在linux/ubuntu下可通过lsusb命令查看：
$ lsusb -d 0483: -v
Bus 001 Device 014: ID 0483:3748 STMicroelectronics ST-LINK/V2
Couldn't open device, some information will be missing
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 2.00
bDeviceClass 0 (Defined at Interface level)
bDeviceSubClass 0
bDeviceProtocol 0
bMaxPacketSize0 64
idVendor 0x0483 STMicroelectronics
idProduct 0x3748 ST-LINK/V2
bcdDevice 1.00
iManufacturer 1
iProduct 2
iSerial 3
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 39
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 0
bmAttributes 0x80
(Bus Powered)
MaxPower 100mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 3
bInterfaceClass 255 Vendor Specific Class
bInterfaceSubClass 255 Vendor Specific Subclass
bInterfaceProtocol 255 Vendor Specific Protocol
iInterface 4
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x81 EP 1 IN
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0040 1x 64 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x02 EP 2 OUT
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0040 1x 64 bytes
bInterval 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x83 EP 3 IN
bmAttributes 2
Transfer Type Bulk
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0040 1x 64 bytes
bInterval 0
有了这些相关信息，我们就可以完成USB接口配置的相关代码了。这里我们会用到EP 1 IN 与 EP 2 OUT而EP 3 IN在ST-LINK进行debug/trace的时候会用到。
- －基于ChibiOS/RT v16.1.2的实时系统实现的bootloader
1. 系统上电之后会检查固件是否完整，固件完整则跳转执行固件代码否则进入DFU模式：
/*
* Application entry point.
*/
int __attribute__((noreturn)) main(void) {
/*
* System initializations.
* - HAL initialization, this also initializes the configured device drivers
* and performs the board-specific initializations.
*/
halInit();
do {
uint32_t flashSize, magicValue;
/* Check the firmware intergrity */
flashSize = (*(volatile uint32_t *)0x1FFFF7E0 & 0xffff) << 10;
/* Magic value locate at the last 4 bytes in the flash */
magicValue = *(volatile uint32_t *)(flashSize - 4);
if (magicValue != 0xa50027d3) {
break;
}
/* Check power on reason */
if ((RCC->CSR & RCC_CSR_SFTRSTF) != 0 && BKP->DR1 != 0xfeed) {
/* Software reset occurred */
break;
}
if (BKP->DR1 == 0xfeed) BKP->DR1 = 0x0000;
/* Clear reset flag */
RCC->CSR |= RCC_CSR_RMVF;
JumpToUserApp(0x08004000);
} while (0);
/*
* System initializations.
* - Kernel initialization, the main() function becomes a thread and the
* RTOS is active.
*/
chSysInit();
// ...
}
NOTE:
这里可以看到固件检查及跳转是在halInit()之后及chSysInit()之前。
2. 跳转时要重新设置线程工作模式: 在特权模式下运行并使用Main Stack：
void JumpToUserApp(uint32_t pAppAddr) {
volatile uint32_t *pMspAddr;
volatile uint32_t *pJmpAddr;
/* Get main stack address from the application vector table */
pMspAddr = (volatile uint32_t *)(pAppAddr + 0);
/* Get jump address from application vector table */
pJmpAddr = (volatile uint32_t *)(pAppAddr + 4);
/* Set stack pointer as in application's vector table */
__set_MSP(*pMspAddr);
/* Privileged and using main stack */
__set_CONTROL(0);
/* Jump to the new application */
(*(void (*)(void))*pJmpAddr)();
}
NOTE：
ChibiOS/RT初始化时，会使MCU工作在特权模式下，但使用的stack为thread stack。相关的代码在：os/common/ports/ARMCMx/compilers/GCC/crt0_v7m.s
/** * @brief Control special register initialization value. * @details The system is setup to run in privileged mode using the PSP * stack (dual stack mode). */ #if !defined(CRT0_CONTROL_INIT) || defined(__DOXYGEN__) #define CRT0_CONTROL_INIT (CONTROL_USE_PSP | \ CONTROL_MODE_PRIVILEGED) #endif // ... Reset_Handler: /* Interrupts are globally masked initially.*/ cpsid i /* PSP stack pointers initialization.*/ ldr r0, =__process_stack_end__ msr PSP, r0 #if CRT0_INIT_FPU == TRUE /* FPU FPCCR initialization.*/ movw r0, #CRT0_FPCCR_INIT & 0xFFFF movt r0, #CRT0_FPCCR_INIT >> 16 movw r1, #SCB_FPCCR & 0xFFFF movt r1, #SCB_FPCCR >> 16 str r0, [r1] dsb isb /* CPACR initialization.*/ movw r0, #CRT0_CPACR_INIT & 0xFFFF movt r0, #CRT0_CPACR_INIT >> 16 movw r1, #SCB_CPACR & 0xFFFF movt r1, #SCB_CPACR >> 16 str r0, [r1] dsb isb /* FPU FPSCR initially cleared.*/ mov r0, #0 vmsr FPSCR, r0 /* FPU FPDSCR initially cleared.*/ movw r1, #SCB_FPDSCR & 0xFFFF movt r1, #SCB_FPDSCR >> 16 str r0, [r1] /* Enforcing FPCA bit in the CONTROL register.*/ movs r0, #CRT0_CONTROL_INIT | CONTROL_FPCA #else movs r0, #CRT0_CONTROL_INIT #endif /* CONTROL register initialization as configured.*/ msr CONTROL, r0 isb // ...
- －相关源代码
这里提供部分代码供参考：
https://github.com/brobwind/chibios_bro_dbg_link_v2_1
- －预编译固件及己知问题
相关的固件可以从这里下载：2016_11_24_BRO-DBG-LINK-V2-1_BL-20161121.bin
己知问题：
－ 下载ST-LINK/V2-1固件之后，无法再通过Stlink Utility，STLink firmware upgrade和STLinkReflash工具更新固件。
NOTE:
设置volume label可以通过ST-LINK firmware upgrade工具完成，label的最大长度为11字节。
ST-LINK firmware upgrade工具还可以指定固件类型：
- 相关的参考文档
- http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php
- http://www.st.com/zh/embedded-software/stsw-link007.html
- http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dai0179b/ar01s02s06.html