無法使用內置Bootloader的DFU方式進行固件升級

1 前言

本文將針對客戶無法使用內置Bootloader的DFU方式進行固件升級的問題進行分析。

2 問題描述

客戶使用的是STM32F205VET6，做了個最小系統測試板，在BOOT0=1，BOOT1=0的情況下連接PC，使用PC端軟件DfuSeDemo無法檢測到DFU設備，但是同樣在Bootloader模式下，卻可以通過串口1進行固件升級。

3 問題分析

首先懷疑的是USB線路問題，因此，在卻換到正常模式(BOOT0=0,BOOT1=0)時，使用CubeMx做了個簡單的鼠標HID測試程序驗證，結果發現在正常模式下測試程序是能正常運行的，從這點可以說明USB不存在線路不通的問題。

其次，檢查各個管腳的電平，VDD，BOOT0，BOOT1均未發現異常。
於是打開應用文檔AN2606-STM32 microcontroller system memory boot mode.pdf，通過此應用文檔可知，不同的Bootloader版本可用於固件升級的方式不盡相同，如3.2節如下內容：

圖1 BID定義
因此懷疑此MCU的BID是否會不支持DFU？通過上圖可知，BID可以通過SWD直接讀取，因此我們需要找到保存此BID信息的地址。
通過應用文檔AN2606 3.2節的表3：

圖2 F2的BID地址
如上圖可知，STM32F2的Bootloader存在兩種BID，可以通過地址爲0x1FFF77DE這個地址的值來獲取，如爲0x20則只支持USART，若爲0x33，則支持USART，CAN，DFU這3種方式。於是使用PC端軟件STM32 ST-LINK Utility通過SWD讀取0x1FFF77DE這個地址的值，如下圖所示：

圖3 F2的BID值
如上圖，可見客戶使用的STM32F205的BID爲0x33，是同時支持USART，CAN和DFU這3種方式的，因此，排除Bootloader版本問題的可能性。

在上述可能性都排除外，客戶提出懷疑芯片本身或Bootloader燒錄的代碼有問題，於是找出一塊STM32F4-DISCOVERY板進行MCU替換，替換後的結果爲STM32F205在放到DISCOVERY板上則能正常通過Bootloader的DFU方式進行固件升級，因此，這就明確排除了芯片本身問題的可能性，因此，只可能是用戶板子外圍電路的問題。

再次回到AN2606這個應用文檔，在15.2.2節找到Bootloader的工作流程圖，如下所示：

圖4 Bootloader的工作流程圖
通過上圖可知，Bootloader是依次檢查USART->CAN->DFU的方式，懷疑Bootloader程序在DFU之前由於某種未知原因是否已經進入到USAR或CAN的方式中而一直沒有出來？

爲了排除這種可能性，我們針對USART1的RX腳PA10，USART3的RX腳PB11和PC11拉高，同時將CAN2的RX腳PB5拉低進行測試，結果還是無法檢測到DFU設備。

再次回到上圖進行分析，如上圖，若USART和CAN都沒有檢測到的話，Bootloader程序會檢測USB線是否連接，然後檢測外部HSE，若HSE不存在，則產生系統復位，否則將會重現配置系統主頻到60M。

由於我們是連着USB線且在正常運行模式下USB是能正常工作的，因此，這裏檢測USB線結果應該是通過的，於是按照程序流程，接下來檢測外部HSE，若檢測失敗則復位系統。與是用示波器查看VDD與NRST腳的波形，發現系統在VDD上電後有3次復位，如此，可以得出Bootloader程序在檢測外部HSE時結果爲失敗，如下：

圖5 HSE 檢測失敗
爲什麼會檢測外部HSE失敗？ 用戶使用的HSE是8M晶振，與DISCOVERY板一樣都是8M外部晶振，對比用戶的外部晶振電路與DISCOVERY的對應電路，如下圖所示：

圖6 HSE對比
如上圖，左邊爲客戶板子的晶振電路，右邊爲DISCOVERY板的晶振電路，對比可知，用戶的負載電容使用的是33pF，且多了個1M的反饋電阻。

首先將反饋電阻去掉後測試，結果還是一樣。進一步將客戶板子的晶振負載電容換成20pF後進行測試，結果可以正常檢測到DFU設備，如此可見，正是因爲這個負載電容的原因造成Bootloader的DFU無法正常工作！

4 總結

此問題是由於晶振負載電容過大，導致內置Bootloader程序在檢測外部HSE的時間點與實際HSE穩定震盪所需的時間不同步造成，結果就是檢測不到HSE，進而引起系統復位，最終無法使用Bootloader的DFU方式進行固件升級。

5 本文所涉及到的文檔與軟件下載鏈接

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：本文來自:http://www.stmcu.org/module/forum/thread-607934-1-1.html