关键字：Bootloader， STLINK-V3SET ， STM32CubeProgrammer
简介
STM32器件的片内Bootloader存放于系统存储器（boot ROM）中，由ST在芯片生产期
间预编程，用户无法修改。其主要功能是通过可用的串行外设（如USART、CAN、USB、
I2C、I3C、SPI、FDCAN等）将应用程序下载至内部Flash。片内Bootloader提供一系列命
令，主机端可通过这些命令控制MCU执行读、写、擦除等操作。
STM32CubeProgrammer是一款集成化的软件工具，支持多操作系统，提供图形界面和
命令行界面，支持多种连接方式（JTAG、SWD、USB、UART、SPI、CAN和I2C），既可手
动操作，也可通过脚本自动执行。它可作为Bootloader主机端，通过Bootloader命令与
MCU交互，实现对Flash的读写擦除及选项字节的修改等功能。
当前版本（v2.20.0）支持的Bootloader接口包括USB、UART、SPI、CAN和I2C。其
中，部分接口（I2C、SPI、CAN）需配合STLINK-V3SET/V3MOD/V3PWR使用，否则无法
通过STM32CubeProgrammer连接。
鉴于部分用户对如何通过STM32CubeProgrammer利用Bootloader接口与MCU建立连
接存在疑问，本文特此进行详细介绍。
1. 实验准备
本文实验基于以下环境进行，用户可根据实际需求选择，方法大致相同。
➢ 硬件：
▪ 目标板：NUCLEO-L476RG
▪ 调试器：STLINK-V3SET（也可以是STLINK-V3MOD/V3PWR）
➢ 软件：
▪ STM32CubeProgrammer v2.20.0
➢ 下面是一些可以用到的文档：
▪ AN2606: Introduction to system memory boot mode on STM32 MCUs
▪ UM2448: STLINK-V3SET debugger/programmer for STM8 and STM32
▪ MB1136-DEFAULT-C03 Board schematic (NUCLEO-L476RG的原理图)
▪ RM0351 STM32L47xxx, STM32L48xxx, STM32L49xxx and STM32L4Axxx
advanced Arm®-based 32-bit MCUs
2. 连接UART/I2C/SPI/CAN/USB 接口的Bootloader
本章介绍如何通过 STM32CubeProgrammer 搭配 STLINK-V3SET（可选），实现与
STM32 设备 UART/I2C/SPI/CAN/USB 接口 Bootloader 的连接。
2.1. 环境准备
2.1.1.确保STLINK-V3SET已经组装好（I2C/SPI/CAN接口）
STLINK-V3SET（或V3MOD/V3PWR）提供专有USB接口，支持通过多种协议与任
意STM8或STM32目标设备通信，包括SPI、I2C、CAN和UART。该接口可用于与目
标设备的Bootloader进行连接和通信。
若需通过STM32CubeProgrammer与目标设备的SPI/I2C/CAN Bootloader建立连
接并通信，必须使用SLTINK-V3。下图最左侧展示的是全新的STLINK-V3SET，如需使用
这些接口（SPI/I2C/CAN），请根据图示进行重新组装，具体操作详见UM2448。
图1. STLINK-V3SET 组装过程
2.1.2.查看Bootloader 的版本信息
如下图所示 : 根据AN2606，STM32L476RG包含两个Bootloader版本，分别为
0xA3（版本10.3）和0x92（版本9.2），其版本ID地址均为0x1FFF6FFE，如下图所
示。
图2. AN2606 Rev68 Table3 -bootloader ID信息）
由于不同版本的Bootloader支持的接口可能存在差异，需先确认当前MCU所使用的
版本。通过STM32CubeProgrammer可通过以下两种方式查看版本ID，如下图所示：
▪ 方式1：连接MCU后，STM32CubeProgrammer右下角会显示
Bootloader版本号，本例中为0x92（版本9.2）。
▪ 方式2：读取地址0x1FFF6FFE的内容，可直接查看当前Bootloader版本
ID，示例为0x92（版本9.2）。
图3. 查看MCU的bootloader 版本
由于当前Bootloader版本为0x92，建议参考AN2606 Rev68中"71.2 Bootloader
V9.x"章节，了解接口及相关配置信息。
图4. AN2606 Rev68-"71.2 Bootloader V9.x"章节
2.1.3. 确保已添加LSE（USB接口）或HSE（USB/CAN接口）
• 使用USB接口时，需确保MCU已外接LSE（32.768 kHz）或HSE（24、20、
18、16、12、8、6、4 MHz）。
• 使用CAN接口时，需确保MCU已外接HSE（24、20、18、16、12、8、6、4
MHz）。
• 使用其他接口时，因直接使用内部时钟，所以无需外接HSE或LSE。
详细内容请参考AN2606，具体如下图所示：
图5. AN2606 Rev68 Table 158 -- HSE & LSE要求
图6. AN2606 Rev68 Figure 97- Bootloader V9.x selection for STM32L47xxx/48xxx
由于本文涉及CAN和USB两种接口的Bootloader，为确保其正常运行，已在
NUCLEO-L476RG开发板上外接8 MHz的HSE。
图7. 在NUCLEO-L476RG添加 HSE
2.1.4.确保MCU运行在Bootloader（关键步骤）
在连接之前，需要将MCU配置为从Bootloader启动（也可由用户应用跳转至
Bootloader，本文不作介绍）。本文以STM32L476为例，用户可根据实际芯片型号进行
相应配置。
图8. RM0351-STM32L47x的Boot modes
从上图可见，若要选择从系统存储区（Bootloader所在位置）启动，需要设置
BOOT0=1，BOOT1=0。
• BOOT0 的值由 BOOT0 引脚的电平状态决定。
• BOOT1 则是选项字节中 nBOOT1 位的反向值。
在复位后，BOOT0 引脚和 nBOOT1 位上的值会被锁存。
虽然出厂时 nBOOT1 默认值为 1（即 BOOT1 为 0），但为确保正确，建议通过
STM32CubeProgrammer 进行检查。若发现 nBOOT1 不为 1，则需将其设置为 1。
具体检查方法如下图所示。
图9. 通过STM32CubeProgrammer检查nBOOT1的值是否为1
在NUCLEO-L476RG原理图中，BOOT0引脚通过10kΩ电阻下拉至地，默认处于低
电平状态。根据Boot Mode的要求，需将BOOT0设置为高电平，才能从系统存储区
（Bootloader所在位置）启动。因此，需要通过跳帽或杜邦线等方式将CN7接口的5脚
（VDD）与7脚（BOOT0）连接，使BOOT0引脚拉高，达到启动Bootloader的目的。
图10. MB1136（NUCLEO-L476RG原理图）-BOOT0引脚的外部电路
图11. NUCLEO-L476RG - 将BOOT0引脚接到VDD
通过上述配置，可确保复位后BOOT0和BOOT1的值分别为1和0。此时，按下板上
的黑色"Reset"按钮进行复位（可根据实际情况进行操作），MCU将进入系统存储区
（片内Bootloader）运行。
接下来详细介绍STM32CubeProgrammer与Bootloader各接口的连接方法。
2.2. UART接口
AN2606中描述，STM32L476 V9.x版本Bootloader支持三组USART引脚，分别
为：USART1（PA9 & PA10）、USART2（PA2 & PA3）和USART3（PC10 &
PC11）。
图12. AN2606 Rev68 Table158 - USART接口配置
STM32L476 Bootloader的USART接口配置如下（具体连接步骤请参考3.2.3章
节）：
• 数据位（Data）：8位
• 校验位（Parity）：偶校验（Even parity）
• 停止位（Stop bit）：1位
• 波特率（Baudrate）：1200~115200
由于电脑通常不具备直接串口接口，需使用USB转串口工具连接，一端连接电脑USB
口，另一端连接目标设备的USART接口，才能让电脑识别为串口设备。
USB转串口工具既可选用第三方设备，也可使用STLINK的虚拟串口功能。
2.2.1. 使用NUCLEO板载STLINK虚拟串口连接目标设备USART接口
由于当前使用的是NUCLEO开发板，板载的STLINK虚拟串口已直接连接到MCU的
USART接口。如果使用自制板，则可选择第三方USB转串口工具，或使用STLINK
V3SET连接Bootloader的USART接口（具体请参考3.2.2章节）。在NUCLEO
L476RG板上，STLINK虚拟串口已连接至Bootloader的USART2（PA2 & PA3）接
口，如下图所示。
图13. MB1136(NUCLEO-L476RG)-STLINK虚拟串口
电脑连接NUCLEO板后，设备管理器中会显示ST-LINK虚拟串口对应的COM端口
（如下图所示，COM端口号因电脑而异）。
具体连接步骤请参考3.2.3章节。
图14. 设备管理器中识别到的NUCLEO板上的虚拟串口
2.2.2.使用STLINK-V3SET的虚拟串口连接目标设备的USART接口
STLINK-V3SET 同样提供虚拟串口功能，可用作USB转串口工具。
图15. STLINK-V3SET 的 VCP连接器位置
可使用杜邦线将 NUCLEO-L476RG 的 PC10 和 PC11 引脚，分别连接到 STLINK
V3SET CN3 接口的 TX 和 RX 引脚（如下图所示）。
请注意，STLINK-V3SET CN3 的 TX 是输入引脚，应连接到目标设备的 UART_TX 引
脚；RX 亦同理。
表1. STLINK-V3SET的CN9与NUCLEO-L476RG板上 USART3引脚对应关系
图16. STLINK-V3SET 与NUCLEO-L476RG接线示意图（USART接口）
将STLINK-V3SET 和NUCLEO-L476RG均通过USB线连接至电脑后，设备管理器中
会显示STLINK-V3SET虚拟串口对应的COM端口（如下图所示，COM端口号因电脑而
异）。
图17. 设备管理器中识别到的STLINK-V3SET的虚拟串口
2.2.3.使用STM32CubeProgrammer连接目标设备的USART Bootloader
打开STM32CubeProgrammer，选择UART接口，按照AN2606中的描述进行配置
（如下图所示）。配置完成后，点击"Connect"按钮即可建立连接。
图18. STM32CubeProgrammer的UART配置
图19. UART接口连接成功后的界面
连接成功后，可像通过 SWD/JTAG 连接 STM32CubeProgrammer 那样对设备进行
编程，仅部分功能（如 CPU 选项卡）无法使用。
2.3. I2C接口
如前所述，若需通过STM32CubeProgrammer与目标设备的I2C Bootloader建立
连接并通信，必须使用STLINK-V3系列设备，此处以STLINK-V3SET为例说明。
根据AN2606，STM32L476 V9.x版本Bootloader支持三组I2C引脚，分别为：
I2C1(PB6 & PB7) 、I2C2(PB10 & PB11) 和I2C3(PC0 & PC1) 。
图20. AN2606 Rev68 Table158 -- I2C接口配置
STM32L476 Bootloader的I2C接口配置如下（具体连接步骤请参考3.3.2章节）：
• 速率（Speed）：最高400 kHz
• 7位地址（7-bit address）：0b1000011x（x=0表示写，x=1表示读），连接时在
STM32CubeProgrammer中输入的地址为0x43（0b1000011）
• 模拟滤波器（Analog filter）：开启（ON）
2.3.1. 使用STLINK-V3SET的I2C桥接口连接目标设备的I2C接口
STLINK-V3SET提供了I2C桥接口，I2C信号可通过MB1440的CN7、CN9或JP10
（无须上拉时）引出。
适配器模块还提供可选的680欧姆上拉电阻，通过闭合JP10跳线激活。若闭合JP10
跳线，T_VCC（CN1、CN2、CN6或JP10跳线）必须连接至目标设备电源。
图21. STLINK-V3SET的I2C接口相关位置
以下几种接线方式均可实现连接，请根据实际需求选择适合的方案。
方式1：STLINK-V3SET的JP10与NUCLEO-L476RG的I2C3连接
表2. STLINK-V3SET的JP10与NUCLEO-L476RG板上 I2C3 引脚对应关系
图22. STLINK-V3SET 与NUCLEO-L476RG接线示意图（I2C接口）
方式2：STLINK-V3SET的CN9与NUCLEO-L4764G的I2C3连接
表3. STLINK-V3SET的CN9与NUCLEO-L476RG板上 I2C3引脚对应关系
图23. STLINK-V3SET 与NUCLEO-L476RG接线示意图（I2C接口）
方式3：STLINK-V3SET的CN9（带上拉）与NUCLEO-L476RG的I2C3连接
表4. STLINK-V3SET的CN9（带上拉）与NUCLEO-L476RG板上 I2C3引脚对应关系
请根据上表完成连接，并在STLINK-V3SET的JP10位置安装两组跳帽，使SCL和
SDA均通过JP10连接到T_VCC。接线示意图如下：
图24. STLINK-V3SET与NUCLEO-L476RG接线示意图（I2C接口）
2.3.2. 使用STM32CubeProgrammer与目标设备的 I2C Bootloader连接
打开STM32CubeProgrammer，选择ST-LINK接口，随后在"Serial number"中
选中STLINK-V3SET。
根据AN2606中的描述进行配置（如下图所示），配置完成后点击"Connect"按钮
即可建立连接。
图25. STM32CubeProgrammer的I2C配置
图26. I2C接口连接成功后的界面
连接成功后，可像通过 SWD/JTAG 连接 STM32CubeProgrammer 那样对设备进行
编程，仅部分功能（如 CPU 选项卡）无法使用。
2.4. SPI接口
如前所述，若需通过STM32CubeProgrammer与目标设备的SPI Bootloader进行
连接和通信，必须使用STLINK-V3系列设备，此处以STLINK-V3SET为例说明。
根据AN2606，STM32L476 V9.x版本Bootloader支持两组SPI引脚，分别为：
SPI1(PA4、PA5、PA6 与 PA7) 和I2C2(PAB12、PB13、PB14 与 PB15) 。
图27. AN2606 Rev68 Table158 -- SPI接口配置
STM32L476 Bootloader 的 SPI 接口配置如下（具体连接步骤请参考3.4.2章节）：
• 模式：从机（Slave mode）
• 工作模式：全双工（Full duplex）
• 数据位宽（Data Size）：8位
• 首位传输（First bit）：最高有效位优先（MSB First）
• 时钟极性（CPOL）：低电平（Low）
• 时钟相位（CPHA）：第一个时钟边沿采样（Low）
• NSS管理：硬件NSS信号（Hardware NSS Single）
注意：MCU的VDDUSB引脚需连接至VDD，否则SPI的"Memory Write"操作可
能因电压不足而失败（不同型号MCU略有差异，详见AN2606）。
NUCLEO-L476RG板上VDDUSB默认已连接至VDD，因此本实验无需额外操作。
图28. AN2606对VDDUSB的相关描述
2.4.1.使用STLINK-V3SET的SPI桥接口连接目标设备的SPI接口
STLINK-V3SET 提供SPI桥接口，SPI信号可通过MB1440的CN8和CN9引出。
图29. STLINK-V3SET 的SPI桥接口位置
以下为使用STLINK-V3SET CN9接口与NUCLEO-L476RG板上SPI1接口连接的详
细说明。
表5. STLINK-V3SET的CN9与NUCLEO-L476RG板上SPI1引脚对应关系
请按照上表进行连接，建议使用质量较好的屏蔽线，以降低信号干扰和性能下降的风
险。接线示意图如下所示：
图30. STLINK-V3SET与NUCLEO-L476RG接线示意图（SPI接口）
2.4.2. 使用STM32CubeProgrammer与目标设备的 SPI Bootloader连接
打开STM32CubeProgrammer，选择ST-LINK接口，在"Serial number"中选中
STLINK-V3SET。
根据AN2606中的描述进行配置（如下图所示），配置完成后点击"Connect"按钮
即可建立连接。
注意：若断开连接后重新连接，可能需要先复位MCU设备。
图31. STM32CubeProgrammer的SPI配置
图32. SPI接口连接成功后的界面
连接成功后，可像通过 SWD/JTAG 连接 STM32CubeProgrammer 那样对设备进行
编程，仅部分功能（如 CPU 选项卡）无法使用。
2.5. CAN接口
如3.1.3章节所述，使用STM32L476 Bootloader的CAN接口时，需确保已外接
HSE，且频率仅限于24、20、18、16、12、8、6或4 MHz。前文提到，已在当前板上
已添加8 MHz的HSE。
此外，若需通过STM32CubeProgrammer与目标设备的CAN Bootloader建立连接
和通信，必须使用STLINK-V3系列设备，此处以STLINK-V3SET为例说明。
根据AN2606，STM32L476 V9.x版本Bootloader支持一对CAN引脚：CAN1
（PB8 和 PB9）。
图33. AN2606 Rev68 Table158 -- CAN接口配置
STM32L476 Bootloader的CAN接口配置如下（具体连接步骤请参考3.5.2章
节）：
• 初始波特率：125Kbps
• 标识符(Identifier) : 11-bit
2.5.1.使用STLINK-V3SET的CAN桥接口连接目标设备的CAN接口
STLINK-V3SET 提供CAN桥接口，CAN信号可通过MB1440的CN9和CN5引
出 。
• MB1440的CN9：用于连接外部CAN收发器（Transceiver）的输入端。
• MB1440的CN5：适用于无外部CAN收发器（Transceiver）的目标设备，
CN5的CAN_TX连接目标设备的CAN_TX引脚，CN5的CAN_RX连接目标设
备的CAN_RX引脚。使用CN5时需满足以下条件：
▪ JP7（CAN ON）已闭合
▪ CAN电压提供给CN5.CAN_VCC
图34. STLINK-V3SET 的CAN桥接口位置
由于NUCLEO-L476RG板上未集成CAN收发器（Transceiver），因此选择
MB1440的CN5接口。
以下为使用STLINK-V3SET的CN5与NUCLEO-L476RG CAN1接口连接的详细说
明。
表6. STLINK-V3SET的CN5与NUCLEO-L476RG板上CAN1引脚对应关系
请根据上表完成连接，并确保闭合JP7跳线。接线示意图如下所示：
图35. STLINK-V3SET 与 NUCLEO-L476RG接线示意图（CAN接口）
2.5.2.使用STM32CubeProgrammer与目标设备的 CAN Bootloader连接
打开STM32CubeProgrammer，选择ST-LINK接口，在"Serial number"中选择
STLINK-V3SET。
根据AN2606中的描述进行配置（如下图所示），配置完成后点击"Connect"按钮
即可建立连接。
注意：若断开连接后重新连接，可能需要先复位MCU设备。
图36. STM32CubeProgrammer的CAN配置
图37. CAN接口连接成功后的界面
连接成功后，可像通过 SWD/JTAG 连接 STM32CubeProgrammer 那样对设备进行
编程，仅部分功能（如 CPU 选项卡）无法使用。
2.6. USB 接口
如3.1.3 章节所述，使用STM32L476 Bootloader的USB DFU接口时，需确保已外
接LSE（32.768 kHz）或HSE（24、20、18、16、12、8、6、4 MHz）时钟。前文提
到，当前板上已添加8 MHz的HSE。
根据AN2606，STM32L476 V9.x版本Bootloader支持一对USB引脚：USB
（PA11 和 PA12）。
图38. AN2606 Rev68 Table158 -- USB接口配置
注意：MCU的VDDUSB引脚需连接至3.3V（不同型号MCU可能有所差异，详见
AN2606）。
NUCLEO-L476RG板上VDDUSB默认已连接至VDD，因此本实验无需额外操作
2.6.1.连接目标设备的USB接口
若目标板已将USB引脚（PA11与PA12）连接至USB插座，可直接使用USB线连接
该插座与电脑，随后参考3.6.2章节进行配置和通信，以下内容可跳过。
虽然NUCLEO-L476RG板与PA11、PA12连接的USB插座，但这两个引脚已引出。
只需剥开USB线，将其DM线和DP线分别连接到PA11和PA12引脚即可。
根据USB 2.0规范，USB线中不同信号线有对应的颜色标识，剥开后可通过颜色区分
具体信号线。
图39. USB2.0 规范里面对USB线缆的规定
以下为使用剥开的USB线缆与NUCLEO-L476 板上USB接口引脚连接的详细说明
表7. 剥开的USB线 与NUCLEO-L476RG板上 USB引脚对应关系
图40. 剥开的USB线与NUCLEO-L476RG接线示意图（USB接口）
2.6.2.使用STM32CubeProgrammer与目标设备的 USB DFU Bootloader连接
打开STM32CubeProgrammer，选择ST-LINK接口，在"Port"中选择DFU模式
下连接的USB设备。
PID 和VID通常无需修改，STM32CubeProgrammer默认使用ST产品的默认值
（PID=0xDF11，VID=0x0483），如下图所示。配置完成后，点击"Connect"按钮即
可建立连接。
图41. STM32CubeProgrammer的USB配置
图42. USB接口连接成功后的界面
连接成功后，可像通过 SWD/JTAG 连接 STM32CubeProgrammer 那样对设备进行
编程，仅部分功能（如 CPU 选项卡）无法使用。
3. 小结
本文系统介绍了如何使用STM32CubeProgrammer结合STLINK-V3系列工具，通过多种
接口（USART、I2C、SPI、CAN、USB）与STM32系列MCU的片内Bootloader建立通
信。内容涵盖了不同接口的硬件连接要求、时钟配置及软件设置，结合AN2606、UM2448等
官方文档规范，明确了各接口对应的引脚和参数，确保用户能够正确配置和连接目标设备。结
合具体示例，指导用户快速完成Bootloader通信的搭建和调试。
希望本文能启发用户掌握查阅官方文档的方法，了解所用MCU的Bootloader版本及支持
的接口，理解硬件连接和时钟配置要求，从而灵活应用于不同型号的STM32器件。
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