OpenOCD基础篇（三）——擦除和读取

前言：
  本篇文章介绍使用OpenOCD烧录和调试。

1 全片擦除

  通过OpenOCD可以对MCU的Flash进行全片擦除，本文以STM32F103ZET6单片机为例，创建一个OpenOCD的脚本文件 jlink_swd_stm32f103_erase.cfg ，内容如下：

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# STM32F103ZET6 全片擦除配置文件（J-Link + SWD）
# 支持无 nSRST 连接情况
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# 使用 J-Link 调试器
source [find interface/jlink.cfg]

# 选择 SWD 传输模式
transport select swd

# 设置 SWD 时钟频率（单位：kHz），STM32F1 支持最高约 4000 kHz
adapter speed 4000

# 目标芯片配置
source [find target/stm32f1x.cfg]

# ==================================================================================
# 复位配置说明：
# - 如果你没有将 J-Link 的 nSRST 接到 STM32 的 NRST 引脚，请使用 `reset_config none`
# - 否则可使用 `reset_config srst_only srst_open_drain` 等
# ==================================================================================
reset_config none

# 可选：启用软复位支持（通过 AIRCR 触发 Cortex-M 复位）
adapter srst delay 100
adapter srst pulse_width 100

# ==================================================================================
# 擦除主程序函数
# ==================================================================================
proc erase_chip {} {
    echo "开始擦除 STM32F103ZET6 ..."

    # 初始化调试会话
    init

    # 尝试复位并进入 halt 状态
    echo "尝试复位并暂停 CPU..."
    catch {reset init} err
    if {[string first "timed out" $err] != -1 || [string first "Error" $err] != -1} {
        echo "reset init 失败，尝试手动 halt..."

        # 如果 reset init 失败，尝试强制 halt
        catch {halt}
        if {[target cur_state] != "halted"} {
            echo "错误：无法暂停 CPU，请检查供电、BOOT 模式或保护位！"
            shutdown
            return -1
        }
    }

    # 等待稳定
    sleep 100

    # 解锁 Flash（自动处理读保护）
    echo "正在解锁 Flash（自动解除读保护）..."
    catch {stm32f1x unlock 0} unlock_result
    if {[string first "Error" $unlock_result] != -1} {
        echo "警告: Flash 解锁失败或已处于解锁状态: $unlock_result"
    } else {
        echo "Flash 已成功解锁。"
        # 解锁后需要重新初始化目标
        reset init
        sleep 100
    }

    # 执行全片擦除（mass erase）
    echo "执行全片擦除..."
    set res [catch {stm32f1x mass_erase 0} result]
    if {$res == 0} {
        echo "全片擦除成功！"
    } else {
        echo "全片擦除失败: $result"
        echo "尝试逐扇区擦除..."
        for {set i 0} {$i < 64} {incr i} {
            echo "擦除扇区 $i..."
            flash erase_sector 0 $i $i
        }
    }

    # 锁定 Flash（可选，通常不需要立即锁定）
    echo "重新锁定 Flash..."
    catch {stm32f1x lock 0}

    # 最终复位并运行
    echo "复位并启动芯片..."
    reset run

    echo "擦除完成！"
}

# 执行擦除操作
erase_chip

# 关闭连接
shutdown

  通过JLink连接单片机，并使用命令行运行该脚本：

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openocd -f jlink_swd_stm32f103_erase.cfg

  擦除成功后可看到如下打印：

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╰─ openocd -f jlink_swd_stm32f103_erase.cfg
Open On-Chip Debugger 0.11.0
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
	http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
开始擦除 STM32F103ZET6 ...
Info : J-Link V9 compiled May  7 2021 16:26:12
Info : Hardware version: 9.70
Info : VTarget = 3.300 V
Info : clock speed 1000 kHz
Info : SWD DPIDR 0x1ba01477
Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
尝试复位并暂停 CPU...
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0x1ffff020 msp: 0x200001fc
正在解锁 Flash（自动解除读保护）...
Info : device id = 0x10036414
Info : flash size = 512kbytes
Flash 已成功解锁。
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0x1ffff020 msp: 0x200001fc
执行全片擦除...
全片擦除成功！
重新锁定 Flash...
复位并启动芯片...
Error: stm32f1x.cpu -- clearing lockup after double fault
target halted due to debug-request, current mode: Handler HardFault
xPSR: 0x01000003 pc: 0x1ffff038 msp: 0x200001dc
Polling target stm32f1x.cpu failed, trying to reexamine
Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
擦除完成！
shutdown command invoked

  注意，这里报了一个Error，出现了 clearing lockup after double fault 和 HardFault，这在Flash被完全擦除后的复位过程中是非常常见的行为，因为芯片启动时找不到有效的向量表（中断向量为空或非法），导致进入 HardFault。
  通常为了安全，产线烧录后会对芯片进行加锁，但开发调试阶段为了方便，一般不加锁，将代码 catch {stm32f1x lock 0} 注释掉即可。

2 读取全片

  通过OpenOCD读取芯片全片Flash，同样以STM32F103ZET6单片机为例，创建文件 jlink_swd_stm32f103_read.cfg ，内容如下：

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# STM32F103 Flash读取
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source [find interface/jlink.cfg]
transport select swd
adapter speed 4000
source [find target/stm32f1x.cfg]
reset_config none

# 设置输出文件名
set output_file "read_flash.bin"

# 主程序
proc read_flash_clean {} {
    global output_file

    echo "开始读取STM32F103 Flash..."

    # 初始化
    init
    reset init
    halt
    sleep 100

    # 检查并解锁Flash
    echo "检查Flash状态..."
    catch {stm32f1x unlock 0} unlock_result

    if {[string first "unlocked" $unlock_result] != -1} {
        echo "Flash已解锁，需要复位..."
        # 解锁后需要复位
        reset init
        halt
        sleep 200
    }

    # 直接读取整个Flash（512KB）
    echo "正在读取Flash到: $output_file"
    echo "大小: 512KB (0x08000000 - 0x0807FFFF)"

    # 删除旧文件（如果存在）
    catch {file delete $output_file}

    # 读取整个Flash
    dump_image $output_file 0x08000000 0x80000

    # 验证读取
    if {[file exists $output_file]} {
        set file_size [file size $output_file]
        echo "读取完成!"
        echo "文件大小: $file_size 字节 ([expr $file_size/1024] KB)"

        if {$file_size == 0x80000} {
            echo "读取成功: $output_file"
            echo ""

            # 使用外部命令查看文件头（兼容性更好）
            echo "使用外部命令检查文件头:"
            catch {
                # 使用hexdump命令（如果可用）
                exec sh -c "hexdump -C -n 64 $output_file 2>/dev/null || xxd -g 1 -l 64 $output_file 2>/dev/null || od -x -N 64 $output_file 2>/dev/null"
            }

        } else {
            echo "警告: 文件大小不正确"
        }
    } else {
        echo "错误: 文件创建失败"
    }

    # 恢复芯片运行
    reset run
    echo "芯片已复位运行"
}

# 执行读取
read_flash_clean

# 关闭连接
shutdown

  执行以下命令读取全片，保存到bin文件。

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openocd -f jlink_swd_stm32f103_read.cfg

  可以看到打印如下。

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╰─ openocd -f jlink_swd_stm32f103_read.cfg
Open On-Chip Debugger 0.11.0
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
	http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
开始读取STM32F103 Flash...
Info : J-Link V9 compiled May  7 2021 16:26:12
Info : Hardware version: 9.70
Info : VTarget = 3.300 V
Info : clock speed 1000 kHz
Info : SWD DPIDR 0x1ba01477
Info : stm32f1x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0x1ffff020 msp: 0x200001fc
检查Flash状态...
Info : device id = 0x10036414
Info : flash size = 512kbytes
Flash已解锁，需要复位...
target halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0x1ffff020 msp: 0x200001fc
正在读取Flash到: read_flash.bin
大小: 512KB (0x08000000 - 0x0807FFFF)
读取完成!
文件大小: 524288 字节 (512 KB)
读取成功: read_flash.bin

使用外部命令检查文件头:
芯片已复位运行
shutdown command invoked

  脚本会先解锁Flash的读保护，然后将读取的内容写入bin文件，比如STM32F103ZET6的Flash大小为512KB，即为 $512 * 1024 = 524288$ 字节。如果芯片为加锁，不需要解锁步骤，则可将 catch {stm32f1x unlock 0} unlock_result 行注释。