1/3 : DFU-Bootloader 툴 설정
2/3 : DFU-Bootloader 프로그램 수정
3/3 : DFU-Bootloaderble APP 프로그램 수정
오늘은 1/3 : DFU-Bootloader 툴 설정 에 관해서 글을 써 보겠습니다.
STM32F4xx 중에서 제가 테스트한 MCU는 STM32F411 과 STM32F446 입니다.
두 디바이스 모두, DFU(Device Firmware Upgrade) 동작이 잘 됩니다.
DFU는 2가지 방법으로 구현을 할 수 있는데,
1. Embeded DFU mode : MCU 내부에 이미 들어있는 기능으로 평소에 JTAG로 동작하던 일반적인 펌웨어를 특정 Flash Memory 주소(0x08000000)에 다운로드할 수 있고,다음과 같은 특정한 핀 설정으로 진입한다. 초기 부팅 시 Boot1 핀은 PB2 핀과 기능을 공유한다.
2. Custom DFU Mode : MCU Flash 메모리에 User가 필요에 따라서 각종 DFU 진입 조건(사용자가 일반 핀입력이나 여러가지 조건으로 지정할 수 있다)과 APP Flash Memory 시작 주소를 수정할 수 있다. APP 프로그램의 설정을 수정해야 하는 번거러움이 있다.
제가 Embeded DFU를 사용하지 않고 Custom DFU를 사용하려 하는 이유는,
APP f/w 가 Flash MEM 의 최초 시작 주소부터 프로그램의 기능에 따라 늘어나는데, 얼마나 크게 만들어 질지 몰라서
1. Flash data Memory(EEPROM Emulation 기능)를 위치시킬 주소를 정하기가 번거롭고,
여유롭게 뒤쪽에 있는 Sector에 data Flash를 위치 시키려고 보니,
뒤쪽으로 갈수록 Sector 당 Flash MEM 크기가 너무 큰 단위로 증가를 해서 버리는 메모리가 많았습니다.
Flash 메모리를 쓸려면 일단 Erase 해야 하는데, Erase 방법이 Setor 별로 지우던가 전체 메모리를 지워던가 2가지밖에 없었습니다.
그래서 또 다음과 같은 불합리한 문제가 있어서 Custom DFU를 사용하게 되었습니다.
2. 뒤로 갈수로 Sector 당 Flash MEM 크기가 증가하여 낭비되는 메모리가 많다.
3. Sector 당 메모리가 크면 1 sector를 지우는데 시간이 많이 걸린다.
STM32F411 과 STM32F446 은 플래쉬 메모리의 크기에 따라 2가지(256KB,512KB)로 나뉩니다.
그에 따른 Sector 구조는 다음과 같습니다.
위의 내용을 참고하여 제가 구상한 Flash 메모리의 용도별 블럭도를 그려 봤습니다.
다음은 제가 테스트 하는 Necleo 보드에서 DFU에 사용할 USB-FS 모드에 해당하는 핀을 표시해 봤습니다.
Necleo 보드는 USB 콘넥터가 보드내에 없기 때문에 DFU 테스트를 위해서는 안쓰는 USB 케이블을 하나 잘라서 연결을 해야 합니다. 다음은 제가 만들어 붙인 USB 케이블 모습입니다.
이제 DFU를 테스트하기 위한 하드웨어는 다 준비가 됐기 때문에, CUBE-MX 툴로 프로그램을 만들어 보겠습니다.
예전에 쓴 글에 MCU 설정은 많이 나와 있으므로 바로 PINOUT 설정 내용을 그림으로 올리겠습니다.
1. DFU용 USB-FS 핀 2개
2. 외부 CLOCK 입력 핀 : 4개
3. 디버깅용 UART2(Necleo 보드의 JTAG IC에 의해 USB-to-UART 와 연결되어 있다)
클럭 설정은 USB를 사용하기 때문에 USB CLK 를 48MHz로 맞추다 보니, System Clk은 96MHz로 설정된다.
System Clk 에 STM32F411의 최대 클럭인 100MHz 를 입력하면 자동으로 최적의 클럭을 계산해 준다.
다음은 CUBE MX 툴의 Configuration TAB 에서 USB_FS 버튼을 클릭해서 USB_FS 파라메터를 설정합니다.
기본으로 위와 같이 Disable 로 설정이 안되어 있어서 얼마전에 Custom DFU가 안되는 줄 알고 한참 해멨는데, 주의해야 겠습니다.
다음으로 CUBE MX툴의 Config 탭의 USB DEVICE 버튼을 클릭해서 파라메터를 설정합니다.
여기서 눈여겨 볼 내용은 2가지 입니다.
1. USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD : 나중에 업로드할 APP f/w 의 Flash Memory Start Address 를 입력합니다.
Sector 단위로 구분하여 App f/w 를 위치시킬 Sector의 시작 주소를 넣어 줍니다. 저는 Sector 2 부터 사용하려고 0x08008000을 입력했습니다.
2. USBD_DFU_MEDIA Inteface : 부트로더 프로그램의 시작 주소와 각각의 메모리의 Sector 별 특징을 넣어 줍니다.
이 파라메터는 꽤 복잡하게 구성되어 있는데, 해당 입력란을 클릭하면 아래 설명이 나와 있습니다.
USBD_DFU_MEDIA Interface USBD_DFU_MEDIA Parameter Description: The description of the flash (used by PC tool DFuSe) Each Alternate setting string descriptor must follow this memory mapping so that the PC Host Software can decode the right mapping for the selected device: ● @: To detect that this is a special mapping descriptor (to avoid decoding standard descriptor) ● /: for separator between zones ● Maximum 8 digits per address starting by “0x” ● /: for separator between zones ● Maximum of 2 digits for the number of sectors ● *: For separator between number of sectors and sector size ● Maximum 3 digits for sector size between 0 and 999 ● 1 digit for the sector size multiplier. Valid entries are: B (byte), K (Kilo), M (Mega) ● 1 digit for the sector type as follows: – a (0x41): Readable – b (0x42): Erasable – c (0x43): Readable and Erasabled (0x44): Writeable – e (0x45): Readable and Writeable – f (0x46): Erasable and Writeable – g (0x47): Readable, Erasable and Writeable Note: If the target memory is not contiguous, the user can add the new sectors to be decoded just after a slash"/" as shown in the following example: "@Flash /0xF000/1*4Ka/0xE000/1*4Kg/0x8000/2*24Kg"
제가 위의 내용을 토대로 그림으로 좀 정리를 해 봤습니다.
이 파라메터는 나중에 DFU F/W Upgrade 툴인 DfuSe 프로그램에서 읽어서 사용하게 됩니다.
어떻게 사용되는지 미리 알아 보겠습니다.
다음은 DFU 모드로 들어가기위해, 여러가지 조건들을 만들어 넣을 수 있겠지만 Necleo 보드의 User 스위치를 누르면 진입하도록 GPIO 설정에서 핀내부 풀업해 줍니다. (스위치가 누르면 GND와 붙기 때문에)
인터넷에서 DFU 관련 사이트를 찾아보니 HEAP 크기를 늘려 주라고 되어 있었는데, 왜 그런지는 모르겠습니다.
예로써, 0x2000 크기를 Heap으로 잡아 놨던데, 실험 결과 0x800 만 잡아서 문제는 (아직까지) 없었습니다.
Heap 을 늘리면 RAM 의 ZI(Zero Initialize Data)가 늘어 나는 것이 차이라면 차이랄까?
여기까지 CUBE MX툴에서 할 일은 모두 끝났습니다.
다음 단계로 KEIL 컴파일러용 코드를 만들어서 JTAG로 프로그램을 다운로드하고 리셋을 눌러서 부트로더를 실행해서 윈도우의 장치관리자에서 STM Device in DFU Mode 가 뜨면 성공입니다.
아직 프로그램을 추가하고 수정해야 하지만, 이 상태로 STM Device in DFU Mode 가 떠야 그 다음으로 넘어갈 수 있습니다.
회사 일이 많이 바빠서 테스트는 다 했지만 글을 못 올리네요. 약간 설명할 내용이 많아서 시간을 내기가 더 힘든 것 같습니다.
곧 프로그램 수정방법도 올려 보겠습니다.
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