ST-LINK V2 刷 Gnuk 资料整理

最近看到几篇用ST-LINK V2 刷 Gnuk的文章很感兴趣。在实际动手之前，先搜罗整理一些资料：

参考文献

  1. 超省资安强化方案 - 比鸡排便宜的自制 USB 实体密钥
  2. 按钮版 Gnuk 实体密钥刻录笔记
  3. ST-LINK V2 刷 Gnuk 拾遗
  4. 用 ST-Link 自制 GnuK
  5. ST-Link v2 刷写 GNUK，年轻人的第一个 OpenPGP 智能卡！
  6. Homemade GnuK with ST-Dongle
  7. DIY 一个 Gnuk Token
  8. ST-LINK V2 刷 Gnuk
  9. Gnuk on the ST-LINK v2

以下内容均梳理自上述资料。

硬件

MCU须为 STM32F103C8T6 ，其具备128kb Flash。其他型号不能保障FLASH大小为128KB，如果不幸买到64kb版本就不能刷最新版Gnuk。至少需要购买两只ST-LINK V2，一只作为编程器，另一只作为刷Gnuk的对象。

接口

ST-LINK V2外部接口基本一致，重点在于内部。内部主板必须引出DIO和CLK否则不能刷。

接线

电脑连接作为编程器的ST-LINK V2无需赘言，USB直连即可。两只ST-LINK V2需要连接四条线：

  • SWDIO : 尾插连接主板对应触点
  • SWCLK : 尾插连接主板对应触点
  • GND : 尾插直连即可
  • 3.3v : 尾插直连即可

确认开关

将鼠标微动开关焊接在尾插CLK与3.3V之间即可。

固件编译

以下操作在 Ubuntu 24.04 中进行。

如果不需要确认按钮就不要打补丁。

1
2
3
4
5
6
7
sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi picolibc-arm-none-eabi
git clone --recursive https://salsa.debian.org/gnuk-team/gnuk/gnuk.git gnuk
cd gnuk/src
curl -O https://techie-s.work/shares/gnuk/0001-add-pa5-as-switch-pin-for-st-dongle.patch
patch ../chopstx/contrib/ackbtn-stm32f103.c < ./0001-add-pa5-as-switch-pin-for-st-dongle.patch
./configure --vidpid=234b:0000 --target=ST_DONGLE
make build/gnuk-vidpid.bin

执行结束后，在build目录下得到 gnuk-vidpid.bin 文件，它便是待烧录的固件文件。 我编译得到的固件大小为89KB。

./configure --vidpid=234b:0000 --target=ST_DONGLE 输出内容：
Header file is: board-st-dongle.h
Configured for bare system (no-DFU)
CERT.3 Data Object is NOT supported
Life cycle management is NOT supported
Acknowledge button is supported
KDF DO is required before key import/generation

固件烧录

1
2
3
sudo apt-get install openocd
cd ~/gnuk
vi openocd.cfg

openocd.cfg内容如下：

1
2
3
4
telnet_port 4444
source [find interface/stlink-v2.cfg]
source [find target/stm32f1x.cfg]
set WORKAREASIZE 0x20000 #设置Flash可用大小为128KB

执行openocd，然后执行如下命令：

1
2
3
4
5
stm32f1x unlock 0
reset halt
flash write_bank 0 ./src/build/gnuk-vidpid.bin 0
stm32f1x lock 0
reset halt

Gnuk卡使用

1
sudo apt-get install scdaemon pcscd

安装必要工具后参照教程使用。

Gnuk重新写入

按照相同方式连线，并短接MCU 7 (NRST) 和 8 (VSSA) 针脚，然后进入openocd执行以下命令：

1
2
3
4
5
6
7
reset halt
stm32f1x unlock 0
reset halt
stm32f1x mass_erase 0
flash write_bank 0 ./src/build/gnuk-vidpid.bin 0
stm32f1x lock 0
reset halt

小结

总体而言全流程最大难度在于买对硬件，我从淘宝下单的2只ST-LINK V2还在路上，客服承诺MCU为STM32F103C8T6而且内部主板具备CLK和DIO接口，有一点小小期待。编译和烧录在Windows平台即可完成，无需用到Linux物理机。

8月9日更新

2只ST-LINK V2到货。各家外观基本一致，金属外壳靠静摩擦力固定，稍用力就可以取下，内部主板各有差别。我的这个MCU型号为STM32F103C8T6，具备GND、CLK、DIO、3.3V四个触点。有条件建议买开洞的，方便用钩子固定，免去焊接的麻烦。

实验步骤记录如下：

固件编译

在Windows 11 WSL2，Ubuntu 24.04中进行：

1
2
3
4
5
6
sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi picolibc-arm-none-eabi
git clone --recursive https://salsa.debian.org/gnuk-team/gnuk/gnuk.git gnuk
cd gnuk/src

./configure --vidpid=234b:0000 --target=ST_DONGLE
make build/gnuk-vidpid.bin

gnuk-vidpid.bin 即为准备烧录的固件。

烧录环境搭建

在Windows 11中进行，需要安装ST-Link V2驱动、openocd和telnet客户端。其中ST-Link V2驱动可以到ST官网免费下载（需注册），telnet客户端我用的是Mobaxterm。此二者无需赘言，重点在于openocd的安装配置。

访问 https://gnutoolchains.com/arm-eabi/openocd/ ， 下载压缩包后解压缩。将编译得到的 gnuk-vidpid.bin 文件放在 OpenOCD-20231002-0.12.0\bin 目录下，并在该目录下创建 openocd.cfg 文件，内容如下：

1
2
3
4
telnet_port 4444
source [find interface/stlink-v2.cfg]
source [find target/stm32f1x.cfg]
set WORKAREASIZE 0x20000

配置文件不难理解。硬件连接好后运行openocd，openocd会监听4444端口，可通过telnet访问，用户名与密码均为空，通过telnet对MCU进行固件烧录。 set WORKAREASIZE 0x20000 将MCU可用FLASH大小设置为128KB。STM32F103C8T6虽然官方标定FLASH大小为64KB，不过实际有128KB可用，这样设置可以确保我们89KB大小的固件顺利写入。

硬件连接

两只ST-LINK V2分别以A和B称谓，A为烧录器，B为拟写入Gnuk固件。连接方式如下：

A-尾插GND————杜邦线母头————杜邦线母头——B-尾插GND
A-尾插3.3V————杜邦线母头————杜邦线母头——B-尾插3.3V
A-尾插DIO————杜邦线母头————针头————B-主板DIO触点
A-尾插CLK————杜邦线木头————针头————B-主板CLK触点

这里没必要焊接，用手指按住就可顺利完成固件烧录。

烧录固件

打开cmd，cd进入到 OpenOCD-20231002-0.12.0\bin 中，运行 openocd，然后打开telnet客户端，通过127.0.0.1地址和4444端口访问，执行如下操作：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
> stm32f1x unlock 0
stm32x unlocked.
INFO: a reset or power cycle is required for the new settings to take effect.
> reset halt
[stm32f1x.cpu] halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0xfffffffe msp: 0xfffffffc
> flash write_bank 0 ./gnuk-vidpid.bin 0
wrote 91136 bytes from file ./gnuk-vidpid.bin to flash bank 0 at offset 0x00000000 in 2.801311s (31.771 KiB/s)
> stm32f1x lock 0
stm32x locked
> reset halt

这样一个烧录了Gnuk的智能卡就做好了。

优化调整

新人上路难免把卡片玩坏，比如说输错三次pin码导致卡片锁死。。。重刷在原理上很简单，但是对于不想焊接的懒人又要按着DIO和CLK针脚，又要腾出手来短接 MCU 7 (NRST) 和 8 (VSSA) 针脚 属实折磨人。所以为了在玩坏情况下有后悔药可吃，在编译时应当加入factory reset功能：

1
2
export kdf_do=optional  # recommended(?) for v1.2.19
./configure --enable-factory-reset --target=ST_DONGLE --vidpid=234b:0000 --enable-certdo

2024年8月12日更新

优化后完整的编译与烧录命令梳理于此：

1
2
3
4
5
6
7
8
sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi picolibc-arm-none-eabi make
git clone git://git.gniibe.org/gnuk/gnuk.git
cd gnuk/
git submodule update --init
cd src/
export kdf_do=optional  # recommended(?) for v1.2.19
./configure --enable-factory-reset --target=ST_DONGLE --vidpid=234b:0000 --enable-certdo
make build/gnuk-vidpid.bin
1
2
3
4
telnet_port 4444
source [find interface/stlink-v2.cfg]
source [find target/stm32f1x.cfg]
set WORKAREASIZE 0x20000 #设置Flash可用大小为128KB
1
2
3
4
5
stm32f1x unlock 0
reset halt
flash write_bank 0 ./gnuk-vidpid.bin 0
stm32f1x lock 0
reset halt
#Gnuk #ST-LINK V2
ST-LINK V2 刷 Gnuk 资料整理
http://xiaofami.github.io/2024/08/05/gnuk/
作者
tccmu
发布于
2024年8月5日
许可协议