1. 简介
客户在使用STM32H563开发项目时，希望通过STM32H563的I2C Bootloader实现固件升级，并在升级完成后直接运行程序。由于硬件设计限制，在该过程中无法切换BOOT0引脚状态，也无法使用调试接口。基于客户需求以及STM32H563的器件特性，本文介绍如何通过STM32H563的I2CBootloader相关命令，实现固件升级、Product State切换、OBKEY Provisioning以及MCU复位。
文中涉及的代码基于两块NUCLEO-H563开发板实现，其中一块作为Host端，另一块作为目标端MCU。Host通过I2C与目标MCU的I2CBootloader通信，从而实现客户所需功能。
2. 实现过程
通过Bootloader进行固件升级与运行用户固件时，STM32H563的启动路径并不相同。
在固件升级过程中，目标STM32H563需要从系统Flash启动，即进入system Bootloader；而在运行用户固件时，则需要从用户Flash启动。根据STM32H563参考手册，可通过两种方式切换启动路径：第一种是切换BOOT0引脚电平，第二种是切换Product State，如图1所示。
▲ 图1. Boot Mode
由于客户硬件设计限制，无法切换BOOT0引脚状态，因此只能通过切换Product State来实现启动路径的切换。
具体步骤如下：
1. BOOT0始终保持高电平，系统上电复位后，目标STM32H563进入Bootloader模式。
2. Host通过I2C Bootloader下载固件。
3. Host通过I2C Bootloader将目标STM32H563的Product State更改为Provisioning状态。
4. Host通过I2C Bootloader将OBKEY数据下载到目标STM32H563中，以确保后续能够正常回退和调试。
5. Host通过I2C Bootloader更改目标STM32H563的Product State为CLOSED状态。
6. Host通过I2C Bootloader复位目标STM32H563。
7. 目标STM32H563从用户Flash启动运行。
2.1. 常见问题与注意事项
在实现上述功能的过程中，主要遇到了以下问题：
1. 当Host与目标H5通过I2C通信时，SCL和SDA必须外接上拉电阻，否则通信无法成功。
2. 传给I2C HAL函数的Slave地址参数应为7位器件地址左移1位后的结果。例如，STM32H563 Bootloader的I2C器件7位地址为0x65，那么Host端调用I2C HAL函数时的地址参数应为0x65 << 1。
3. 在进行OBKEY Provisioning时，原始OBKEY文件头与下载到目标板RAM中所需的OBKEY文件头格式并不一致，因此需要按照手册要求进行修改，否则Provisioning会失败。
4. 在进行OBKEY Provisioning时，需要先将OBKEY下载到目标H563的RAM中，且必须使用SRAM3空间。
5. 案例是基于TrustZone未使能的条件，所以使用的OBKEY需要是带密码的版本。
2.2. 固件升级
在固件升级过程中，主要使用两个命令：Flash擦除命令（0x44）和写Memory命令（0x31）。这些命令的使用方法在AN4221中已有详细描述，只需严格按照文档中的时序实现即可，本文附件中的参考工程对应的BOOT_Erase和BOOT_WriteMem函数实现了上述命令，供用户参考。
基本步骤如下：
1. 根据待下载固件的大小，计算所需的Flash空间，然后发送0x44命令，擦除对应的Flash Pages。
2. 0x31命令每次最多支持写入256字节，Host端可根据固件大小，分多次将数据写入目标Flash区域。
2.3. 更改Product State
STM32H5 Bootloader除了支持常用的命令，还支持Special命令（0x50），这个命令就可以支持Product State修改，Provisioning以及MCU复位操作，这个命令的具体使用说明，要参考AN2606和AN4221，如下图所示。
▲ 图2. Special Commands
参考工程中的BOOT_SP_ProductStateCmd函数实现了该命令，可供用户参考。不同参数对应不同的Product State，参数值如下表所示。
▲ 图3. Product State
2.4. Provisioning OBKEY
OBKEY Provisioning同样使用上述Special Command来完成，整个过程包含两个步骤：
1. 先发送Write Memory（0x31）命令，将OBKEY数据写入目标H563的RAM中。
2. 再发送Special（0x50）命令+Provisioning（0x83）子命令完成Provisioning。Bootloader接收到该命令后，会将RAM中的OBKEY数据写入OBKEY Flash区域。
在实现该命令时，需要特别注意以下几点：
工具生成的OBKEY文件包含Header和Payload。Bootloader执行Provisioning时所使用的OBKEY数据Header与原始OBKEY文件Header不同，因此在将OBKEY下载到目标H563 RAM之前，需要重新计算Header。
存放OBKEY数据的目标RAM必须位于SRAM3地址区域。
上述注意事项在STM32H563的参考手册中已有描述，具体章节如下图所示
▲ 图4. Data Provisioning
参考工程中的Run_ProvisionCmd函数实现了该命令,包含了重新计算OBKEY header头，下载OBKEY到目标H563 RAM中以及发送Provisioning命令，可供用户参考。
2.5. 复位MCU
STM32H563 Bootloader Special命令同样支持复位MCU，这样Host可以发送该命令来复位目标H563。
参考工程中的BOOT_SP_ResetCmd函数实现了该命令，可供用户参考。
3. 参考工程说明
参考工程基于NUCLEO-H563开发板开发，使用MDK-KEIL编译器。工程实现了STM32H563 I2C Bootloader Host侧的大部分命令，以及基于这些命令的固件升级、Product State修改和OBK Provisioning等测试功能。相关代码主要集中在bootloader.c源文件中。
为便于测试，参考工程还增加了两个汇编文件：OBKey.s和targetApp.s。
OBKey.s文件中包含原始的OBK二进制文件，即STM32Cube_FW_H5_V1.5.1包中的DA_ConfigWithPassword.obk文件，用户可以根据需要自行替换为合法的OBK文件。
targetApp.s文件中包含目标H563板上运行的测试程序二进制文件，用户也可以自行替换为自己的目标固件代码。
参考工程中的其他文件均为常规代码，此处不再特别说明。
▲图5. OBKey.s
4. 测试
用户可以使用两块NUCLEO-H563开发板验证上述功能，一块作为Host，一块作为Target。两块板的硬件连线示意图如下所示。
▲ 图6. 硬件连接示意图
编译参考工程并将其烧录到Host开发板后，连接串口终端即可查看执行结果，并选择具体的测试项。测试菜单中已提供简单说明，其中x选项用于测试固件下载、Product State切换、OBKEY Provisioning以及Target MCU复位等功能。
当Target端成功运行测试程序后，可以观察到板载LED翻转的测试结果，同时Target端H563的Product State已经改为Closed状态，用户可以使用STM32CubeProgrammer通过DA操作恢复为Open状态。
图7. 执行结果
5. 小结
结合客户的实际需求，本文给出了相应的解决思路和代码，仅供参考。用户可在参考工程的基础上进一步完善自己的应用方案。
来源：STM32
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