还可以这样玩？极海半导体APM32F411系列MCU与pyocd的火花

APM32芯得 EP.34 | 还可以这样玩？APM32F411与pyocd的火花

1、背景

前段时间笔者学习了一下如何使用pyocd配合APM32F411VCTINY板在命令行下给它进行各种骚操作，在使用一段时间后就想着：pyocd是基于python的，那是不是也可以使用python脚本+pyocd使用起来呢？

完成大家的一些重复的操作的自动化（因为笔者比较懒），嘿嘿。想到就去做。

2、pyocd的python api

之前有介绍pyocd的时候发现遗漏了pyocd的api没有看，它还给了利用python+pyocd的一些例子（https://pyocd.io/docs/api_examples.html）。比如下载bin文件的例子。

本文档就对近段时间笔者学习到的pyocd+python，基于APM32F411TINY板的一些收获。由于笔者也是初学python，里面的一些不科学的操作，也请大家指出斧正。此致感谢！

2.1 连接

首先是连接的API:session_with_chosen_probe()

这个api主要是控制我们选择哪个link去连接目标芯片，可以使用link的UID去指定，比如说这里的link UID是：00350054500000144e5448590258（注：可以在CMD命令行用：pyocd list命令查看）。

那这里设置指定使用笔者的Geehy CMSIS-DAP WinUSB的设置就是：

ConnectHelper.session_with_chosen_probe(unique_id='00350054500000144e5448590258')

2.2 程序控制

让程序停下

target.halt()

让程序继续运行

target.resume()

2.3 数据读取

数据的读取指令可以使用：

target.read32(address)

这个可以读取我们MCU的flash、ram、外设寄存器等内容。

我们也可以使用指令：

target.read_core_register("pc")

读取我们程序的运行到的地方。

2.4 数据写入

数据的写入，我们可以使用：

target.write32(address,data)

这个可以对我们MCU的fram、外设寄存器等可以直接写入内容的地址进行操作。

Q：为什么不能直接对Flash进行直接写入？

A：因为flash的写入其实是flash控制器（解锁、控制、状态等寄存器），去进行的。我们通过swd的指令只能通过操作flash的控制器，从而才能对Flash进行写入。

3、程序设计

笔者这里设计了两个程序，对学习到的知识进行验证。

3.1 读取PE5/6的状态

这个程序笔者设想的是，APM32F411VCTINY板已经下载了一个LED闪烁的程序，笔者需要知道LED当前的一个状态。这个其实可以类比于一个黑盒子（芯片端），我们在不开盒子的情况下去获取我们想知道的寄存器信息。

程序的基本设计流程：

1. 连接APM32F411VC，

2. 读取GPIOE的ODATA寄存器，用于判断PE5/PE6的高低电平。

3. 输出寄存器内容，PE5/PE6的状态，以及相应的PC的内容。

程序如下：

import time

from pyocd.core.helpers import ConnectHelper

# Replace the following string with your target device serial number

TARGET_DEVICE_SERIAL_NUMBER = '00350054500000144e5448590258'

# APM32F411 GPIOE base address and ODATA offset

GPIOE_BASE = 0x40021000

GPIOE_ODATA_OFFSET = 0x14

# Connect to the target device with the specified serial number

with ConnectHelper.session_with_chosen_probe(unique_id=TARGET_DEVICE_SERIAL_NUMBER) as session:

# Get the target object

board = session.board

target = board.target

# ensure the target device in the running state

target.resume()

# Compute the address of the ODATA register

gpioe_odata_address = GPIOE_BASE + GPIOE_ODATA_OFFSET

# Monitor PE5 and PE6 pin status

# Monitor 10 times

for i in range(10): 

target.halt()

odata = target.read32(gpioe_odata_address)

pc = target.read_core_register("pc")

target.resume()

pe5 = (odata >> 5) & 0x1

pe6 = (odata >> 6) & 0x1

# Print the contents of the odata read

print("odata: %s " % bin(odata))

print(f'PE5: {"High" if pe5 else "Low"}, PE6: {"High" if pe6 else "Low"}')

# Read some registers.

print("pc: 0x%X" % pc)

print("")

# Wait 0.5 seconds

time.sleep(0.5) 

程序运行（vscode）起来得到的结果如下：

发现可以读取回来PE5/PE6的状态，且可以明确知道此时PC的内容。

3.2 解除/上锁APM32F411的读保护

由于我们的程序烧录进APM32F411后一般会对它进行读保护的操作，从而使得我们的程序不会被“有心人”读取**。

通过查阅APM32F411的手册，我们知道对其进行上读保护的操作的流程有：

1. 解锁选项字节编程区域；

2. 对读保护进行操作；

3. 重载选项字节。（PS：重载选项字节会引起复位，此时我们需要重新连接SWD，才能重新读取内容）

下面就根据这个流程对python脚本进行设计。

import time

from pyocd.core.helpers import ConnectHelper

# Replace the following string with your target device serial number

TARGET_DEVICE_SERIAL_NUMBER = '00350054500000144e5448590258'

# APM32F411 Option Bytes related register addresses and key values

FMC_OPTKEY = 0x40023C08

FMC_OPTCTRL = 0x40023C14

OPTCTRL_BYTE1_ADDRESS = FMC_OPTCTRL + 1 # Points to the second byte of OPTCTRL

FMC_OPT_KEY1 = 0x08192A3B

FMC_OPT_KEY2 = 0x4C5D6E7F

OB_RDP_LEVEL_1 = 0x55 # Level 1 read protection

OB_RDP_LEVEL_0 = 0xAA # No read protection

# Connect to the target MCU

with ConnectHelper.session_with_chosen_probe(unique_id=TARGET_DEVICE_SERIAL_NUMBER) as session:

target = session.board.target

# Read the current value of OPTCTRL

optctrl_value = target.read32(FMC_OPTCTRL)

rdp_level = target.read8(OPTCTRL_BYTE1_ADDRESS)  # Read the second byte directly

if rdp_level != OB_RDP_LEVEL_0:

print("Target MCU is already read protected")

else:

print("Target MCU is not read protected, proceeding with read protect operation...")

# Unlock Option Bytes programming

if optctrl_value & (1 << 0):  # Check the OPTLOCK bit

target.write32(FMC_OPTKEY, FMC_OPT_KEY1)

target.write32(FMC_OPTKEY, FMC_OPT_KEY2)

optctrl_value = target.read32(FMC_OPTCTRL)

print("optctrl_value: 0x%X" % optctrl_value)

# Set the read protection level (only modify the second byte)

target.write8(OPTCTRL_BYTE1_ADDRESS, OB_RDP_LEVEL_1)

# Start the Option Bytes programming

optctrl_value = target.read32(FMC_OPTCTRL)

optctrl_value |= (1 << 1)  # Set the OPTSTRT bit

print("optctrl_value: 0x%X" % optctrl_value)

target.write32(FMC_OPTCTRL, optctrl_value)

# Wait for programming to complete and trigger a reset

while True:

optctrl_value = target.read32(FMC_OPTCTRL)

if not (optctrl_value & (1 << 1)):  # Wait for the OPTSTRT bit to be cleared

break

# Perform a hardware reset of the target MCU

session.probe.reset()

# Wait 0.5 seconds

time.sleep(0.5) 

# Re-establish the connection after the reset

with ConnectHelper.session_with_chosen_probe(unique_id=TARGET_DEVICE_SERIAL_NUMBER) as new_session:

new_target = new_session.board.target

# Verify if read protection has been successfully set

new_optctrl_value = new_target.read32(FMC_OPTCTRL)

new_rdp_level = (new_optctrl_value >> 8) & 0xFF

if new_rdp_level == OB_RDP_LEVEL_1:

print("Read protect operation successful")

else:

print("Read protect operation failed")

脚本运行结果如下：

当然笔者也给大家准备了解锁的操作的脚本，脚本运行结果如下：

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