【STM32】基础知识 第八课 MDK 工程

news2024/11/18 1:50:48

【STM32】基础知识 第八课 MDK 工程

  • 准备工作
  • 新建寄存器版本 MDK 工程步骤
    • 新建工程文件夹
    • 添加文件
    • 魔术棒设置
    • 绝对路径和相对路径对比
    • 测试程序
  • 新建 HAL 库版本 MDK 工程
    • CMSIS
    • HAL 库简介
    • Drivers
    • Middlewares
    • Device 和 Include
  • HAL 库文件介绍
    • HAL 库 API 函数和比那辆命名规则
    • HAL 库对寄存器位操作的相关宏定义
    • HAL 库回调函数
    • HAL 库使用注意事项
  • 新建 HAL 库版本 MDK 工程步骤

准备工作

  1. 下载相关 STM32Cube 官方固件包 (F1/F4/F7/H7), ST 官网搜索 STM32Cube
  2. 搭建开发环境

STM32 新建工程

新建寄存器版本 MDK 工程步骤

  1. 新建工程文件夹
  2. 新建一个工程框架
  3. 添加文件
  4. 魔术棒设置
  5. 添加 main.c, 并编写代码

新建工程文件夹

在桌面新建一个工程根目录文件夹, 并在该文件夹里新建 D/M/O/P/U 文件夹.

文件名称作用
Drivers存放与硬件相关的驱动层文件
Middlewares存放正点原子提供的中间层组文件和第三方中间层文件
Output存放工程编译输出文件
Projects存放 MDK 工程文件
User存放 HAL 库用户配置文件, main.c, 中断处理文件, 以及分散加载文件

Drivers 文件夹

文件夹名称作用
BSP存放开发板板级支持包驱动代码, 如各种外设驱动
CMSIS存放 CMSIS 底层代码, 如启动文件 (.s 文件) 等
SYSTEM存放正点原子系统核心驱动代码, 如 sys.c, delay.c 和 usart.c 等

Middlewares 文件夹:
该文件夹用来存放中间层代码 (组件 / Lib 等). 比如: USMART, MALLOC, TEXT, FATFS, USB, LWIP, 各种 OS, 各种 GUI 等.

Output 文件夹:
该文件夹用于存放编译工程输出的中间文件, 比如: .hex, .bin, .o 文件等.

Projects 文件夹:
该文件夹用于存放编译器 (MDK, IAR 等) 工程文件, 我们主要用 MDK, 为了方便区分, 我们在该文件夹下新建: MDK-ARM 文件夹, 用于存放 MDK 的工程文件.

User 文件夹:
该文件夹用于存放用户编写的代码, 如: main.c 等.

添加文件

添加文件步骤:

  1. 设置工程名和分组名
  2. 添加启动文件
  3. 添加 SYSTEM 源码

工程名: Template
分组名: Startup, User, Drivers/SYSTEM, Readme

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

魔术棒设置

魔术棒设置:

  1. Target 选项卡: 设置使用的编译器版本, 外部晶振频率
  2. Output 选项卡: 设置 Objects 输出文件 , 生成 .hex 文件, 输出浏览信息
  3. Listing 选项卡: 设置 Listing 输出文件夹
  4. C/C++ 选项卡: 设置全局宏定义, 优化等级, C99 Mode, 设置头文件包含路径
  5. Debug 选项卡: 设置使用的仿真器类型, 选择的下载接口等
  6. Utilities 选项卡: 设置下载功能, 下载算法, 下载算法起始地址和大小等
  7. Linker 选项卡 (可选): 添加分散加载文件 (北极星 / MiniPro H750)

AC5 和 AC6 编译器对比

对比项AC5AC6说明
中文支持较好较差AC6 对中文支持极差, goto definition 无法使用, 误报等
代码兼容性较好交差AC6 对某些代码优化可能导致运行异常, 需慢慢调试
编译速度较慢较快AC6 编译速度比 AC5 快
语法检查一般严格AC6 语法检查非常严格, 代码严谨性较好

绝对路径和相对路径对比

绝对路径是指目录下的绝对位置, 直接到达目标位置, 通常是从盘符开始的路径. 相对路径就是指由某个文件所在的路径引起的跟其它文件 (或文件夹)的路径关系.

对于相对路径, 大家记住 3 点:

  1. 默认路径就是指 MDK 工程所在路径, 即 .uvprojx 文件所在路径 (文件夹)
  2. ./表示当前目录 (相对当前路径, 也可以写做.\)
  3. ../表示当前目录的上一层目录 (也可以写做..\)

测试程序

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    sys_stm32_clock_init(9);    /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);             /* 延时初始化 */
    usart_init(72, 115200);     /* 串口初始化 */

    while (1)
    {
        printf("t:%d\r\n", t);
        delay_ms(500);
        t++;
    }
}

编译:

assembling startup_stm32f103xe.s...
compiling delay.c...
compiling usart.c...
compiling sys.c...
linking...
Program Size: Code=1924 RO-data=336 RW-data=4 ZI-data=1412  
FromELF: creating hex file...
"..\..\Output\atk_f103.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).
Build Time Elapsed:  00:00:01

新建 HAL 库版本 MDK 工程

CMSIS

CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard), 微控制器软件接口标准, 是由 ARM 和与其合作的芯片厂商, 软件工具厂商, 共同指定的标准.

HAL 库简介

ST 为了方便用户开发 STM32 芯片开发提供了三种库:

  • 标准外设库 (Standard Peripheral Libraries)
  • HAL 库 (硬件抽象层): Hardware Abstraction Layer
  • LL 库: Lower Layer

对比:

  • 直接操作寄存器: 执行效率高, 时间成本高
  • 标准库: F0/F1/F2/F3/F4/L1, 目前已停止维护
  • HAL 库: 全系列兼容, ST 目前主推的库, 兼容性, 易移植性
  • LL 库: 全系列兼容, 与 HAL 库绑发布, 轻量级, 效率高, 不匹配部分复杂外设

Drivers

文件夹名称作用
BSP板级支持包, 用于适配 ST 官方的开发板 (可参考)
CMSIS符合 CMSIS 的组件, 包括: DSP 库, Cortex-M 内核及其设备文件, 微控制专用头文件, 启动文件, 专用系统文件等
STM32F1xx_HAL_DriverHAL 库外设驱动源码, 包括 F1 系列 HAL 库源文件和头文件

Middlewares

文件夹名称文件作用
STSTemWinStemWin 工具包
STSTM32_USB_Device_LibraryUSB 从机设备支持包
STSTM32_USB_Host_LibraryUSB 主设备支持包
Third_PartyFatFsFAT 文件系统支持包
Third_PartyFreeRTOSFreeRTOS 实时系统支持包
Third_PartyLwIPLwIP 网络通信协议支持包

Device 和 Include

文件名称描述
stm32f1xx.h是所有 F1 系列的顶层头文件, 通过条件编译来包含某个芯片的头文件, 定义通用的枚举类型, 定义通用的宏定义
stm32f103xe.h包含: 中断编号定义, 外设寄存器结构体类型定义, 寄存器映射, 寄存器位定义, 外设判定
system_stm32f1xx.c
system_stm32f1xx.h		定义了系统初始化函数 Systemlnit 和系统时钟更新函数 SystemCoreClockUpdate
startup_stm32f103xe.s大容量 F103 系芯片的启动文件

HAL 库文件介绍

文件描述
stm32f1xx_hal.c
stm32f1xx_hal.h		HAL 库初始化, 系统滴答, HAL 库延时等相关函数
stm32f1xx_hal_conf.hHAL 库的用户配置文件, 系统滴答, HAL 库延时等相关函数
stm32hxx_hal_def.h包含 HAL 库通用的枚举类型数据和宏定义
stm32fxx_hal_cortex.h内核通用函数定义和声明, 如 NVIC, MPU, 系统软复位, Systick 等, 其实主要是对 core_cm3.h 文件的相关函数再次封装
stm32f1xx_hal_ppp.c
stm32f1xx_hal_ppp.h		某任意外设驱动源码, PPP 表示任意外设
stm32f1xx_hal_ppp_ex.c
stm32f1xx_hal_ppp_ex.h		主要是存放外设的扩展 (特殊) 功能的驱动源码, PPP 表示任意外设
stm32f1xx_ll_ppp.c
stm32f1xx_ll_ppp.h		LL 库驱动源码, 在部分 STM32F1xx_hal_ppp.c 或 stm32f1xx_hal_ppp_ex.c 中会被调用

HAL 库 API 函数和比那辆命名规则

文件名stm32f1xx_hal_ppp.(c/h)stm32发xx_hal_ppp_ex.(c/h)
函数名HAL_PPP_FunctionHAL_PPPx_Function
外设句柄PPP_HandleTypeDef无
外设工作参数
初始化结构体		PPP_InitTypeDefPPP_InitTypeDef
配置参数结构体PPP_YyyyConfTypeDefPPP_YyyyConfTypeDef
  • 初始化 / 反初始化函数: HAL_PPP_Init(), HAP_PPP_DeInit()
  • 外设读写函数: HAL_PPP_Read(), HAL_PPP_Write(), HAL_PPP_Receive()
  • 控制函数: HAL_PPP_Set(), HAL_PPP_Get()
  • 状态和错误: HAL_PPP_GetState(), HAL_PPP_GetError()

HAL 库对寄存器位操作的相关宏定义

宏定义结构用途
__HAL_PPP_ENABLE_IT(__HANDLE__,__INTERRUPT__)使能外设中断
__HAL_PPP_DISABLE_IT(__HANDLE__,___INTERRUPT__)禁用外设中断
__HAL_PPP_GET_IT(__HANDLE__,__INTERRUPT__)获取外设某一中断源
__HAL_PPP_CLEAR_IT(__HANDLE__,__INTERRUPT__)清除外设中断
__HAL_PPP_GET_FLAG(__HANDLE__,__INTERRUPT__)获取外设的状态标记
__HAL__PPP_CLEAR_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)获取外设的状态标记
__HAL_PPP_ENABLE(__HANDLE__)开启某一外设
__HAL_PPP_DISABLE(__HANDLE__)禁用某一外设
__HAL_PPP_XXXX(__HANDLE__,__PARAM___)针对外设的特殊操作
__HAL__PPP_GET_IT_SOURCE(__HANDLE__,__INTERRUPT__)检查外设的中断源

HAL 库回调函数

回调函数举例
HAL_PPP_MspInit() / _DeInit()举例: HAL_USART_MspInit()
会被 HAL_PPP_Init() 函数调用, 该函数主要用于存放外设使用到的 GPIO, CLOCK, NVIC, DMA 等初始化代码
HAL_PPP_ProcessCpltCallback举例: HAL_USART_TxCpltCallback
由外设中断或 DMA 中断调用, HAL 库中断公共处理函数已经实现对中断标记位读取, 判断和清除操作, 用户只需要专注于中断逻辑功能的实现即可
HAL_PPP_ErrorCallback举例: HAL_USART_ErrorCallback
外设或 DMA 中断发生的错误, 用于发生错误处理

HAL 库使用注意事项

  1. 使用 HAL 库出现问题, 还是得通过参考手册检查硬件操作是否有问题
  2. 尽量不通过修改库源码实现功能, 这样不方便库更新
  3. HAL 库可能会存在错误, 要有质疑精神
  4. 有些 HAL 库 API 函数执行效率偏低, 我们可能会直接通过操作寄存器的方式代替

新建 HAL 库版本 MDK 工程步骤

STM32 MDK 工程
STM32 MDK 工程
出处: 笔记摘自正点原子

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