STM32N6 FSBL介紹

關鍵字 :STM32STM32N6AIFSBL

摘要

第一級引導加載程序（FSBL）是 STM32N6 微控制器啟動過程中的關鍵組件。它負責初始化系統、配置硬體，並將應用程序代碼從外部存儲器加載到內部或外部存儲器中執行。本文提供關於如何在簡化模式下使用 FSBL 的快速教程。

引言

上電時，boot ROM 會將 FSBL 二進制文件從外部存儲器複製到內部 SRAM。boot ROM 任務完成後，跳轉至 FSBL 程序。FSBL 通常負責執行時鐘和系統設置，並配置外部存儲器。最後，它將應用程序二進制文件複製到內部 SRAM 或將外部存儲器設置為內存映射模式。完成後，應用程序啟動並運行。

在 STM32N6 MCU 上，第一級引導加載程序（FSBL）必須經過簽名，以便boot ROM 能在安全鎖定狀態下執行。為確保 FSBL 簽名正確，用戶可請求boot ROM 追蹤信息（存儲在 AXISRAM2 中）。

1.1 Image header

Image header包含 FSBL 的元數據，如大小、版本和入口點。boot ROM 使用這些信息正確加載和執行 FSBL。

1.2 Base header

Base header提供額外的配置細節，包括內存地址和安全設置。它確保 FSBL 被加載到正確的內存位置，並應用必要的安全措施。

1.3認證過程

認證過程驗證 FSBL 的完整性和真實性。通常使用數字簽名等加密技術，確保 FSBL 未被篡改。

FSBL 主要功能

FSBL 可通過多種方式使用，適應不同的應用需求。以下章節描述 FSBL 支持的各種模式。

2.1 基礎加載運行模式

在此模式下，boot ROM 從外部閃存獲取 FSBL。FSBL 不僅負責初始化系統，還包含應用程序代碼（從同一 SRAM 地址執行）。該模式用於約 90% 的 STM32Cube_FW_N6 示例。主要限制是總代碼大小不得超過 511 KB（boot ROM 最多複製 512 KB，其中前 1 KB 保留給頭文件和認證填充）。

以下是典型步驟的簡化流程圖：

上電 → boot ROM 從外部閃存加載 FSBL → FSBL 初始化系統並運行應用程序

在開發模式（DEV Mode）下，通過調整鏈接腳本，開發者可將 FSBL 代碼直接加載到 SRAM，省去編程外部存儲器的步驟，便於調試。

2.2 加載並運行應用程序模式

boot ROM 從外部閃存獲取 FSBL，FSBL 再從外部閃存獲取第二個二進制文件並複製到內部 SRAM。加載完成後，FSBL 跳轉至應用程序代碼執行。此模式適用於部分 STM32Cube_FW_N6 示例，突破 511 KB 限制，用戶代碼可占用內部 RAM 的剩餘空間。

通過調整應用程序，甚至可覆蓋boot ROM 複製的 FSBL，實現 SRAM 中的連續固件加載。此配置下，最大固件可從 flexRAM 加載至 SRAM7。

上電 → boot ROM 加載 FSBL → FSBL 從外部閃存加載第二份二進制文件到內部 SRAM → 跳轉至應用程序

2.3執行模式（XiP）

在此模式下，FSBL 將外部存儲器配置為 XiP 模式，直接從外部存儲器執行應用程序代碼。

上電 → boot ROM 加載 FSBL → FSBL 配置外部存儲器為 XiP 模式 → 跳轉至外部閃存中的應用程序

2.4 安全與非安全應用程序模式

FSBL 從外部閃存加載兩個二進制文件：安全應用和非安全應用，分別複製到內部 SRAM 的不同地址區域，並跳轉至安全應用執行。此模式與常規加載運行類似。

上電 → boot ROM 加載 FSBL → FSBL 從外部閃存加載安全和非安全應用程序至不同 SRAM 區域 → 跳轉至安全應用

2.5 PSRAM 與 NOR 閃存模式

此模式未包含在標準驅動示例中，但可通過類似方法實現：FSBL 將應用代碼從 NOR 閃存複製到 PSRAM 執行。需注意配置 MPU 以確保正確複製。

3.簡化加載運行示例：UART 演示

前提條件

安裝 STM32CubeMX、最新版 STM32N6 HAL 驅動和 STM32CubeIDE

硬體使用 STM32N6570-DK 開發板，並設置為 DEV 啟動模式（跳線設置見下圖）：

硬體配置
1.斷開開發板與計算機連接（CN6）。
2.設置開發板為DEV BOOT模式：
3.將 JP2 跳線置於 1-2 位置（5V-STLINK）。
4.重新連接開發板（CN6）。

請參考項目的 readme.html 文件，該文件提供了所有必要信息。簡而言之，USART1 被配置為異步模式，使用的 GPIO 引腳為 PE5（USART1_TX）和 PE6（USART1_RX）。PE5 和 PE6 連接至 ST-LINK，後者充當虛擬 COM 埠（VCP）。應用程序會統計接收到的字節數，一旦收到 10 個字節，便會點亮 LED1 並輸出消息 [Example Finished]。

整體流程概述如下：
當程序加載代碼後，boot ROM 跳轉至內部 RAM 地址，隨後 FSBL 代碼按如下方式執行：

執行流程說明
1.啟動 ROM 執行
在 DEV 模式選擇下，boot ROM 完成初始化。
2.FSBL 加載
FSBL 項目通過 SWD 接口編程至內部 SRAM2，程序計數器（PC）跳轉至 FSBL 的首條指令地址。
3.應用程序執行
FSBL 初始化完成後，控制權移交至應用程序代碼。

操作步驟

1.打開 STM32CubeIDE，導入示例項目：

C:\Users\%username%\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_N6_V1.0.0\Projects\STM32N6570-DK\Examples\UART\UART_HyperTerminal_IT\STM32CubeIDE