STM32中的选项字节是什么？我如何使用它们？

所有STM32都有选项，尽管不同系列和系列的功能可能不同，但它们都是为了让用户能够自定义微控制器的一般设置。 Option Bytes主要用于在启动Cortex®-M和用户代码之前预先配置芯片上的系统。它们在通电复位后或通过设置FLASH_CR寄存器中的OBL_LAUNCH位请求时自动加载。以下是一些通常可用的示例设置：读出保护级别（RDP）、低功耗模式期间的看门狗设置、引导配置模式、耗尽阈值级别以及更多与安全相关的设置，如专有代码读取保护（PCROP）和写入保护区（WRP）。您可以想象，这些选项可以改变STM32在开机、执行甚至关机期间的行为。
选项字节位于与用户闪存不同的存储区域，可以以不同的模式和时间访问，包括：

• 使用编程工具与SWD或JTAG（只要可用）进行常规编程阶段。
• 使用具有可用接口（USART、SPI、I2C、CAN、USB等）的系统引导加载程序
• 在代码执行/运行期间，基于您自己的固件实现。

本文将重点讨论后者，因为它将创建一个针对使用NUCLEO-G071RB板的STM32G071的小代码示例。它显示了使用HAL API编程选项字节所需的步骤，以及一些防止出现问题的提示和技巧，但不用担心，这些步骤可以很容易地针对任何其他STM32设备进行定制。
作为第一步，通常的建议是查看参考手册（在这种情况下为RM0444），以了解所有可能的选项字节和设置。我们文档中的选项字节部分始终在FLASH章节中，并有一个专门的分章，下面是RM0444中的一个表，显示了地址和位名称：

从上表中可以注意到，地址一次以2个字（8个字节）的比例增加，这是因为大多数选项字节都有一个经过验证的互补字，以确保正确的编程。在STM320x1的情况下，其表示如下：

好了，现在我们在文档中查找信息，以及选项字节在内存区域中的大致组织方式，我们应该研究如何对它们进行编程。
复位后，例如通电复位或仅简单的NRST引脚复位，FLASH控制寄存器的选项相关位受到写保护。要在选项字节页上运行任何操作，必须清除选项锁定位。以下顺序用于解锁此寄存器：
1.使用LOCK清除序列解锁FLASH_CR
2.写入FLASH选项密钥寄存器的OPTKEY1
3.写入FLASH选项密钥寄存器的OPTKEY2
请注意，任何不正确的序列都会锁定闪存选项寄存器，直到下一次系统重置。在键序列错误的情况下，检测到总线错误，并生成硬故障中断。一旦执行解锁序列，我们就可以在FLASH选项字节寄存器中写入所需的值——随着过程的完成，我们应该在发出选项启动命令之前检查FLASH繁忙标志。对一个选项值的任何修改都是通过先擦除用户选项字节页，然后用闪存选项寄存器中包含的值编程所有选项字节来自动执行的。在设置OPTSTRT位时，自动计算互补值并将其写入互补选项字节。
在繁忙位被硬件清除后，所有新选项都会在闪存中更新，但不会应用于系统。一个有趣的事实是，如果你从选项寄存器中执行读取，它们仍然会返回最后加载的选项字节值，新选项只有在加载后才会对系统产生影响。有两种方法可以加载选项字节：
–当设置了FLASH控制寄存器（FLASH_CR）的OBL_LAUNCH位时
–电源复位后（BOR复位或退出待机/关机模式）；这里需要注意的是，它必须是一个电源重置；软件重置或简单地切换NRST行不会加载选项字节
在我们转向固件实现理论之前，我们必须考虑一个预防措施。在选项字节编程失败时（由于任何原因，例如在选项字节更改序列期间断电或重置），重置后加载选项字节的不匹配值。这些不匹配的值强制使用安全配置，该配置可能会根据STM32系列永久锁定设备。为了防止这种情况发生，只在安全的环境中对选项字节进行编程——安全的电源，没有挂起的看门狗，以及干净的复位线。为了确保这种情况，在我们的固件实现中，我们将在前进之前检查MCU上的电压电平。
固件实施：
如前所述，对于该代码，使用的板为NUCLEO-G071RB，并使用默认硬件分配进行设置，这意味着使用LED、按钮键和USART（115200/8/N/1）引脚。在这些外围设备之上，还添加了ADC和IWDG—下面将解释应用程序代码，所有这些代码都应位于主.c文件中
作为一般指南，固件应用程序将启动除IWDG以外的时钟和外围设备：

int main（void）｛/*用户代码开始1*/FLASH_OBProgramInitTypeDef选项字节结构；uint16_t adc_value；/*用户编码结束1*//*MCU配置-----------------------------------------------------------*/*重置所有外围设备，初始化闪存接口和系统。*/HAL_Init（）；/*用户代码开始初始化*/*用户代码结束初始化*/*配置系统时钟*/SystemClock_Config（）；/*用户代码开始系统初始化*/HAL_FLASHEx_EnableDebugger（）；/*用户代码结束SysInit*//*初始化所有配置的外围设备*/MX_GPIO_Init（）；MX_USART2_UART_Init（）；MX_ADC1_Init（）；/*用户代码开始2*/

然后，该代码将配置ADC以读取参考电压，并在电压高于某个水平时进行简单检查，如果高于某一水平，则它将向前移动。这部分代码只是一个伪实现：

/*用户代码开始2*///ADC启用-测量Vref。//Vref在内部连接到Vin[13]。Vref用于计算Vpower电平//并使用该信息禁用Option Bytes更新。//ADC在IN RCC上运行->CCIPR |=0x80000000；//选择ADC时钟=HSI16。碾压混凝土->APBENR2 |=0x00100000；//启用ADC时钟ADC->CCR |=0x00400000；//使能Vref-在使能ADC ADC1之前设置->CR |=0x000000001；//启用ADC，同时（（ADC1->ISR&0x00000001）！=0x00000001）｛//当ADC未就绪时=循环…；｝ADC1->SMPR=0x00000077；//采样时间（160.5周期）ADC1->CHSELR |=0x00002000；//选择通道13（Vref）ADC1->CR |=0x00000004；//开始转换//在这里，我们将根据电源电压决定是否更新选项字节//，同时（（ADC1->ISR&0x00000004）！=0x00000004）｛//当ADC转换未完成时，循环…..；｝ADC_value=ADC1->DR；//如果Vss~2.9V为（ADC_value>1712）//1712，则读取ADC｛//Vss过低//进度指示器：ADC错误：Vss过低。//跳过更新！｝

基本功能通过后，固件将检查并打印之前设置的任何标志，并确保清除所有重置和时钟控制标志。

如果（__HAL_RCC_GET_FLAG（RCC_FLAG_IWDGRST；printf（“清除所有RCC标志\r\n”）；

下一步是验证RDP级别，如果设置为级别1，代码将等待按下并释放蓝色按钮，然后再进行RDP回归。

HAL_FLASHEx_OBGetConfig（选项字节结构）；if（OptionsBytesStruct.RDPLevel==OB_RDP_LEVEL_1）｛printf（“RDP LVL1\r\n”）；print f（“等待BT1被按下”）；while（HAL_GPIO_ReadPin（BT1_GPIO_Port，BT1_Pin）==GPIO_Pin_SET）｛；｝printf；while（HAL_GPIO_ReadPin（BT1_GPIO_Port，BT1_Pin）==GPIO_Pin_RESET）｛；｝while（HAL_FLASH_Unlock（）！=HAL_OK）｛printf（“等待Flash解锁\r\n”）；｝while（HAL_Flash_OB_Unlock（）！=HAL_OK）｛printf（“等待OB解锁\r\n”）；｝printf；RDP_Progress（）；｝

如果不是RDP级别1，代码也将进入主循环，并等待按键执行更改几个选项字节的代码，包括将RDP更改为级别1和nBOOT选择。

/*无限循环*/*用户代码开始时*/WHILE（1）｛/*用户代码结束时*/*用户编码开始时3*/printf（“\033[96mPress BT1 to change Option Bytes\033[0m\r\n”）；如果（HAL_GPIO_ReadPin（BT1_GPIO_Port，BT1_Pin）==GPIO_Pin_RESET）｛printf（”BT1 pressed \r\n“）；WHILE（HAL_FLASH_Unlock（）！=HAL_OK）｛print f（”Waiting FLASH Unlock \r\n“））；｝WHILE（HAL_FLASH_OB_Unlock（）！=HAL_OK）｛打印(“等待OB解锁\r\n”）；｝OptionsBytesStruct.OptionsType=OPTIONBYTE_USER|OPTIONBYTE_RDP//配置USER和RDP选项BytesStruct.USERType=OB_USER_nBOOT_SEL；选项BytesStruct.USERConfig=OB_BOOT0_FROM_PIN://设置为从引脚（UART）启动选项ByteConstruct.RDPLevel=OB_RDP_LEVEL_1；而（HAL_FLASHEx_OBProgram（&OptionsBytestruct）！=HAL_OK）｛printf（“正在等待OB程序\r\n”）；｝printf；SET_BIT（FLASH->CR，FLASH _CR_OPTSTRT）；而（（FLASH->SR&FLASH_SR_BSY1）！=0）｛；｝

为了确保选项字节的编程和加载，实现了两种方法——OBL_LAUNCH和具有备用入口的IWDG，其由于IWDG而唤醒并强制电源重置，因此显示了这两种方法以供演示。

printf（“OBLauch\r\n”）；MX_IWDG_Init（）；而（HAL_FLASH_OB_Launch（）！=HAL_OK）｛printf（“OBLauch Failed..用IWDG和待机模式重试\r\n”）；HAL_PWR_EnterSTANDBYMode（）；｝｝

如果没有按键，还提供了一个简单的LED和打印消息来指导流程，也在主循环中执行

void切换LED（void）｛if（HAL_GPIO_ReadPin（LED_GREEN_GPIO_Port，LED_GREEN_Pin））｛printf（“\033[5]；32mLED\033[0m\r\n”）；HAL_GPIO_WritePin（LED _GREEN_GPIO_Port，LED_GREEN_Pin，GPIO_Pin_RESET）；｝else{printf（”\033[1；32mLED\033[0m\r\n“）；HAL_GPIO_WritePin

另一个详细信息是RDP的工作原理，因此请参阅此图以获得快速解释：

正如我们所看到的，在RDP从级别1回归到级别0时，会执行大规模擦除，因此我们在实现RDP_regression函数时需要考虑到这一点，因为如果我们碰巧将其留在FLASH中，该函数将在完成之前停止存在，并且无法按预期工作，这就是我们将该函数放入RAM的原因

void __attribute__（（__section__（“.RamFunc”SR&FLASH_SR_BSY1）！=0）｛；｝/*力OB加载*/FLASH->CR |=FLASH_CR_OBL_LAUNCH；｝

结论：
选项字节是最终产品中的一个关键因素，因为它提供了一套强大的自定义功能，以确保您的微控制器能够按照您的意愿运行，包括选项字节最常用的功能之一，即读取保护，它允许您锁定STM32以防不必要的写入和读取。
在采取一些预防措施的情况下，可以在任何给定的情况下对选项字节进行编程，但重要的是在更新它们之前确保足够的条件。
希望你喜欢这篇文章！