通过 SWD 读写 STM32 固件

STMicroelectronics 公司的 STM32 处理器，是 IoT 设备中最常见的 ARM 微控制器之一。我们经常需要从这些设备上读取固件，检测和寻找其中的漏洞或是隐藏的功能特性。下面我们将介绍通过简单的软件工具——stlink 来实现这一目的。

目标设备

我们准备用 Nucleo-F030R8 这款板子。这是一款小型开发板，只需 10英镑就能拿到。此处有 产品手册和原理图 。
为什么用开发板而不是一个真实的设备呢 ？ 首先是价格便宜，技术参数一致而且有文档资料。同时，我们只是学习固件读写的工作原理而已。

这块板子上的最主要的芯片就是 STM32F0303R8 。datasheet 参考链接。这是基于 ARM Cortex-M0 内核的板子，是 ARM 的最小核。有 64KB flash 和 8KB RAM，主频 48MHz 。由于这是微控制器，它们的封装与 ARM 处理器一样。
PCB 最顶部有另一颗微控制器，是用于为主控制芯片提供 STLink SWD 编程用的。SWD（Serial Wire Debug）是一个提供类似于 JTAG 功能的调试接口。我们可以通过该接口读写内存和与处理器交互。

我们将会使用 STLink 硬件配合 stlink 软件，一同调试设备，读取和写入 flash 。

使用 STLink 与设备交互

接下来我们要把 STMicroelectronics STM32 STLink 接到 Ubuntu 虚拟机上：虚拟机->可移动设备->STMicroelectronics STM32 STLink->连接 (从主机断开连接).
连接成功后，运行：
dmesg
你将看到许多 USB 设备被列出来——不仅仅是一个 STLink!

我们看一下我们在运行的设备：
lsusb
你可以看到 STMicroelectronics 设备，在 USB 总线003 上的 003 设备。

运行：
lsusb -t
将看到设备的详细信息。我们可以看到它是由 4 个不同的接口组成：

• Vender Specific (供应商特定) - STLink 部分
• Mass Storage (大容量存储) - 这是用于内置的 Mbed 功能
• 两路 cdc_acm - 这是 USB 虚拟串口

我们今天只使用 STLink 。
在前面的文章中，我们构建和安装了一个工具 st-link 。这是用于与 STLink 编程器交互的 Linux 工具。
运行：
st-info --probe
将会收到返回的关于开发板的信息，包括 flash 和 SRAM 大小。这表明，开发板与主机通信正常。

用 stlink 软件读取 flash

现在我们准备从 flash（非易失性存储，存储固件的地方）读取固件。在这块板子上，flash 是直接内存映射的，所以我们在读取前，不需要再对 flash 控制器做初始化操作。
读之前我们首先要弄清楚，从内存的哪个位置开始读？读多少字节？对于这个，datasheet 就派上用场了。

图片的中间部分，详细具体的标志出，Flash 位于内存 0x08000000 处.

我们知道，这款芯片的 flash 大小为 64KB - 0x10000 . 我们需要运行的命令是：
st-flash read firmware.bin 0x08000000 0x10000

现在我们得到了 firmware.bin 文件，可以用 hexdump 检查里面的内容：
hexdump -C firmware.bin | less

如果所有的数据都是 0xFF 或 0x00 ，那么文件大概率是出问题了。因为擦除的空 flash 状态就是 0xFF 。

stlink 软件写 flash

有时，我们也需要对设备的 flash 进行写入操作，比如更新设备固件。
写入命令只需明确 flash 的内存地址，写入长度将根据文件进行推算。
st-flash write firmware.bin 0x08000000

你将明显地感觉到，写入的过程比读取慢多了。对 flash 进行写入并不容易——首先需要擦除整块内容，然后进行写入。为此，st-flash 在设备的 SRAM 上引入了一块 flash loader 区域，用于进行 flash 编程。
STM32F0 flash loader 的汇编请查阅此处。如果是更复杂的 flash ——比如非内存映射的外部 SPI flash，有时你可以通过这种方法读取 flash 。

其他可选方案

OpenOCD 也可以用于设备 flash 的读取与写入。这不是唯一的方法，只是我们选择的是 stlink 而已。
另外，STMicroelectronics 也提供了一套工具。不过，这套工具只支持 Windows 而且需要注册才能下载。

原文：
https://cybergibbons.com/hardware-hacking/reading-and-writing-firmware-on-an-stm32-using-swd/

翻译：看雪翻译小组 StrokMitream
校对：看雪翻译小组 lordVice

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