IOT安全-固件提取
字数 2058 2025-08-22 12:23:13

STM32芯片固件提取技术详解

一、工具准备

硬件工具

  1. FT232芯片

    • 功能：USB与串口之间的桥接设备
    • 特点：
      • 内部集成USB串口引擎(USB-Serial Engine)
      • 通过USB接口与主机设备通信
      • 利用内部UART引擎与外部设备进行串口通讯

  2. 杜邦线

    • 用途：连接FT232与串口
    • 特点：
      • 无需焊接即可牢靠连接插针
      • 便于快速进行电路试验

  3. 万用表

    • 功能：测量电参数
    • 在固件提取中的用途：
      • 识别UART的四个关键引脚：VCC、GND、RX、TX
      • 测量参数：直流电压、交流电压、电阻、电流等

  4. 焊接工具

    • 焊烙：用于稳定连接芯片PIN脚和杜邦线
    • 注意事项：需要一定操作技巧，建议专业人员操作

  5. 替代焊接的方案

    • ECU探针：配合操作台进行连接
    • 芯片夹：适用于MCU等精细固定
      • 支持SOP、QFP等针脚外露的芯片
      • 不适用于QFN、BGA封装

软件工具

  1. STM32CubeProgrammer

    • 功能：STM32芯片编程工具
    • 优势：比STLink更推荐使用
    • 用途：查看和修改芯片保护状态，提取固件

  2. 参考文档

    • Datasheet数据手册：芯片引脚和电气特性
    • Reference manual参考手册：详细寄存器配置和标志位说明

二、UART引脚识别方法

四个关键引脚

  1. VCC

    • 供电引脚
    • 电压：通常为3.3V（恒定不变）

  2. GND

    • 接地引脚
    • 识别方法：使用万用表蜂鸣档测试

  3. TX

    • 发送数据引脚
    • 特点：开机时会有数据传输，电压会变化

  4. RX

    • 接收数据引脚
    • 特点：有外部数据传输时电压会变化

具体识别步骤

  1. 定位GND

    • 万用表设置：蜂鸣档
    • 方法：
      • 黑表笔接背面电源焊锡点
      • 红表笔触碰UART引脚
      • 发出蜂鸣声的即为GND

  2. 定位VCC

    • 万用表设置：直流20V档
    • 方法：
      • 黑表笔接已识别的GND
      • 红表笔测试其他引脚
      • 显示3.3V的即为VCC

  3. 定位TX

    • 方法：
      • 黑表笔接GND
      • 重启设备时用红表笔测试剩余引脚
      • 电压发生变化的即为TX

  4. 定位RX

    • 方法：排除法，剩余的一个引脚即为RX
    • 或观察有数据传输时电压变化的引脚

备选方法：当无法准确识别时，可尝试所有可能的引脚组合，通过电脑是否弹出提示来判断正确连接。

三、固件提取的三种途径

1. 从外部Flash提取

适用情况：

  • Flash与RAM、CPU分别独立
  • Flash未采取保护措施

特点：

  • 直接连接Flash即可尝试提取
  • 比从MCU提取更简单

操作步骤：

  1. 查找芯片上的外部独立Flash位置

    • 肉眼观察或使用电子显微镜
    • 注意寻找小黑圆点作为方向标记

  2. 根据封装类型选择连接方式

    • SOP8等引脚外露封装：使用芯片夹
    • QFN、BGA等封装：需要其他方法

  3. 连接并读取Flash内容

2. 从MCU内置Flash提取

适用情况：

  • 固件存储在MCU内置Flash中
  • 可能需要通过调试接口提取

操作步骤：

  1. 查找调试接口

    • 参考芯片手册的"Pinouts and pin description"部分
    • 常见封装类型：
      • LQFP48：48引脚
      • LQFP64：64引脚
      • LQFP100：100引脚

  2. 连接调试接口

    • 常见接口类型：SWD、JTAG等
    • 使用芯片夹连接对应引脚

  3. 使用STM32CubeProgrammer

    • 检查读保护状态
    • 尝试提取固件

3. 读保护状态分析

通过STM32CubeProgrammer可查看三种保护级别：

  1. 级别0(0xAA)

    • 无读保护
    • 所有模式下均可读取Flash

  2. 级别1(默认BB)

    • 启用读保护
    • 限制：
      • 调试模式下不能访问Flash
      • 从RAM或系统存储器自举时不能访问Flash
    • 取消保护方法：
      • 将保护级别改为0xAA
      • 注意：会擦除整个Flash和备份SRAM

  3. 级别2(0xCC)

    • 最高保护级别
    • 额外限制：
      • 禁止从RAM或系统存储器自举
      • 禁用JTAG、SWV、ETM和边界扫描
      • 用户选项字节不可更改
    • 重要警告：
      • 一旦激活级别2，无法降级
      • 可能导致设备变成"板砖"

注意事项：修改保护级别可能导致固件擦除，操作需谨慎！

四、参考资料获取

  1. Datasheet下载

    • 官网地址：https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f302cb.html
    • 选择对应芯片型号的版本

  2. Reference Manual

    • 示例手册：RM0365 (STM32F302xBCDE和STM32F302x68)
    • 下载地址：https://www.st.com/resource/en/reference_manual/rm0365-stm32f302xbcde-and-stm32f302x68-advanced-armbased-32bit-mcus-stmicroelectronics.pdf

五、操作注意事项

  1. 焊接操作需谨慎，建议由专业人员完成
  2. 修改读保护级别可能导致数据丢失
  3. 级别2保护激活后不可逆，慎用
  4. 当遇到读保护(BB状态)时，可能需要寻找其他提取方法
  5. 不同封装类型需要不同的连接方式
  6. 操作前务必确认芯片型号并下载对应手册
STM32芯片固件提取技术详解 一、工具准备 硬件工具 FT232芯片 功能：USB与串口之间的桥接设备 特点： 内部集成USB串口引擎(USB-Serial Engine) 通过USB接口与主机设备通信 利用内部UART引擎与外部设备进行串口通讯 杜邦线 用途：连接FT232与串口 特点： 无需焊接即可牢靠连接插针 便于快速进行电路试验 万用表 功能：测量电参数 在固件提取中的用途： 识别UART的四个关键引脚：VCC、GND、RX、TX 测量参数：直流电压、交流电压、电阻、电流等 焊接工具 焊烙：用于稳定连接芯片PIN脚和杜邦线 注意事项：需要一定操作技巧，建议专业人员操作 替代焊接的方案 ECU探针：配合操作台进行连接 芯片夹：适用于MCU等精细固定 支持SOP、QFP等针脚外露的芯片 不适用于QFN、BGA封装 软件工具 STM32CubeProgrammer 功能：STM32芯片编程工具 优势：比STLink更推荐使用 用途：查看和修改芯片保护状态，提取固件 参考文档 Datasheet数据手册：芯片引脚和电气特性 Reference manual参考手册：详细寄存器配置和标志位说明 二、UART引脚识别方法 四个关键引脚 VCC 供电引脚 电压：通常为3.3V（恒定不变） GND 接地引脚 识别方法：使用万用表蜂鸣档测试 TX 发送数据引脚 特点：开机时会有数据传输，电压会变化 RX 接收数据引脚 特点：有外部数据传输时电压会变化 具体识别步骤 定位GND 万用表设置：蜂鸣档 方法： 黑表笔接背面电源焊锡点 红表笔触碰UART引脚 发出蜂鸣声的即为GND 定位VCC 万用表设置：直流20V档 方法： 黑表笔接已识别的GND 红表笔测试其他引脚 显示3.3V的即为VCC 定位TX 方法： 黑表笔接GND 重启设备时用红表笔测试剩余引脚 电压发生变化的即为TX 定位RX 方法：排除法，剩余的一个引脚即为RX 或观察有数据传输时电压变化的引脚 备选方法 ：当无法准确识别时，可尝试所有可能的引脚组合，通过电脑是否弹出提示来判断正确连接。 三、固件提取的三种途径 1. 从外部Flash提取 适用情况 ： Flash与RAM、CPU分别独立 Flash未采取保护措施 特点 ： 直接连接Flash即可尝试提取 比从MCU提取更简单 操作步骤 ： 查找芯片上的外部独立Flash位置 肉眼观察或使用电子显微镜 注意寻找小黑圆点作为方向标记 根据封装类型选择连接方式 SOP8等引脚外露封装：使用芯片夹 QFN、BGA等封装：需要其他方法 连接并读取Flash内容 2. 从MCU内置Flash提取 适用情况 ： 固件存储在MCU内置Flash中 可能需要通过调试接口提取 操作步骤 ： 查找调试接口 参考芯片手册的"Pinouts and pin description"部分 常见封装类型： LQFP48：48引脚 LQFP64：64引脚 LQFP100：100引脚 连接调试接口 常见接口类型：SWD、JTAG等 使用芯片夹连接对应引脚 使用STM32CubeProgrammer 检查读保护状态 尝试提取固件 3. 读保护状态分析 通过STM32CubeProgrammer可查看三种保护级别： 级别0(0xAA) 无读保护 所有模式下均可读取Flash 级别1(默认BB) 启用读保护 限制： 调试模式下不能访问Flash 从RAM或系统存储器自举时不能访问Flash 取消保护方法： 将保护级别改为0xAA 注意：会擦除整个Flash和备份SRAM 级别2(0xCC) 最高保护级别 额外限制： 禁止从RAM或系统存储器自举 禁用JTAG、SWV、ETM和边界扫描 用户选项字节不可更改 重要警告： 一旦激活级别2，无法降级 可能导致设备变成"板砖" 注意事项 ：修改保护级别可能导致固件擦除，操作需谨慎！ 四、参考资料获取 Datasheet下载 官网地址：https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f302cb.html 选择对应芯片型号的版本 Reference Manual 示例手册：RM0365 (STM32F302xBCDE和STM32F302x68) 下载地址：https://www.st.com/resource/en/reference_ manual/rm0365-stm32f302xbcde-and-stm32f302x68-advanced-armbased-32bit-mcus-stmicroelectronics.pdf 五、操作注意事项 焊接操作需谨慎，建议由专业人员完成 修改读保护级别可能导致数据丢失 级别2保护激活后不可逆，慎用 当遇到读保护(BB状态)时，可能需要寻找其他提取方法 不同封装类型需要不同的连接方式 操作前务必确认芯片型号并下载对应手册