Keil开发STM32单片机项目的三种方式

news2024/11/25 22:27:20

    STM32单片机相比51单片机，内部结构复杂很多，因此直接对底层寄存器编码，相对复杂，这个需要我们了解芯片手册，对于复杂项目，这些操作可能需要反复编写，因此出现了标准库的方式，对寄存器操作进行了封装，操作相对简单。随着项目复杂度提升，又出现了封装更厉害的一种库HAL，这个需要借助STM32CubeMx工具来生成代码。

    简单来说，STM32编码有三种方式：

    1、寄存器编码。

    2、标准库操作编码。

    3、HAL库操作编码。

    这三种方式各有优劣势，寄存器编码更偏向底层，方便我们熟悉单片机内部结构，开发效率相对较低，因为很多初始化，赋值操作需要反复编写，使用HAL库，可以减少大量代码，提高了开发效率，但是不便于理解底层逻辑，需要非常熟练STM32单片机工作逻辑之后才好上手。

    第一种寄存器编码方式，构建项目可以直接新建一个普通项目，如下所示：

 

    项目新建之后，什么也没有，我们需要手动添加一个启动文件和一个main.c文件到工程目录：

 

    我们在keil工具里面，通过添加现有项的方式将这两个文件加到Source Group 1 中，如下所示：

     这个时候，编译会报错：

    说是SystemInit符号未定义，其实是我们构建的项目代码里面(main.c)中缺少SystemInit()方法，添加上就可以了。

    这个项目只有两个文件，一个是启动文件，一个是主程序main.c。我们操作寄存器的代码就在main.c中编写，这里给出一个简单的实现LED灯闪烁的示例代码：

#define PERIPH_BASE ((unsigned int)0x40000000)
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE+ 0x10000)
#define GPIOA_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x0800)
#define GPIOB_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x0C00)
#define GPIOC_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x1000)
#define GPIOD_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x1400)
#define GPIOE_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x1800)
#define GPIOF_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x1C00)
#define GPIOG_BASE (APB2PERIPH_BASE+0x2000)

#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12)
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12)
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12)
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12)
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12)
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12)
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12)

#define BITBAND(addr,bitnum) ((addr & 0xF0000000) + 0x2000000 + ((addr&0xFFFFF)<<5) + (bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define LED0 MEM_ADDR(BITBAND(GPIOA_ODR_Addr, 5))


typedef struct
{
  volatile unsigned int CR;
	volatile unsigned int CFGR;
	volatile unsigned int CIR;
	volatile unsigned int APB2RSTR;
	volatile unsigned int APB1RSTR;
	volatile unsigned int AHBENR;
	volatile unsigned int APB2ENR;
	volatile unsigned int APB1ENR;
	volatile unsigned int BDCR;
	volatile unsigned int CSR;
}RCC_TypeDef;

#define RCC ((RCC_TypeDef*)0x40021000)

typedef struct
{
	volatile unsigned int CRL;
	volatile unsigned int CRH;
	volatile unsigned int IDR;
	volatile unsigned int ODR;
	volatile unsigned int BSRR;
	volatile unsigned int BRR;
	volatile unsigned int LCKR;
}GPIO_TypeDef;

#define GPIOA ((GPIO_TypeDef*)GPIOA_BASE)

void LEDInit(void)
{
	RCC->APB2ENR|=1<<2;
	GPIOA->CRL &= 0xFF0FFFFF;
	GPIOA->CRL |= 0x00300000;
}

void Delay_ms(volatile unsigned int t)
{
  unsigned int i,j;
	for(j=0;j<t;j++)
	  for(i=0;i<800;i++);
}

void SystemInit(void)
{

}

int main(void)
{
	LEDInit();
	while(1)
	{
	  LED0 = 0;
		Delay_ms(500);
		LED0 = 1;
		Delay_ms(500);
	}
}

    项目构建成功，不报错就可以进行仿真，或者下载到单片机调试。

    第二种方式，直接在Keil工具中构建STM32标准库工程，不用额外拷贝标准库文件到项目文件夹，然后添加现有项的方式加入组中，构建项目，选择芯片系列之后，在弹出确认框这里可以选择需要的库：

    这里勾选CMSIS->CORE， Device->Startup , Device->StdPeriph Drivers->Framework,GPIO,RCC几项。

    自动生成的代码结构如下所示：

    这里面除了main.c是手动添加的，其余的都是通过keil自动生成的，如果你做过手动添加标准库，那么就会很熟悉这里面的一些文件，stm32f10x_gpio.c,stm32f10x_rcc.c,startup_stm32f10x_ld.s,system_stm32f10x.c。

    这里直接编译会报错：

    Error: L6218E: Undefined symbol assert_param (referred from misc.o).

    这个问题是找不到assert_param这个函数，而这个函数是在stm32f10x_conf.h中，从上面的工程结构，我们看到代码里面是有stm32f10x_conf.h这个头文件的。解决办法就是使用宏定义USE_STDPERIPH_DRIVER查找：

    点击魔法棒工具Options for Targets，在弹出框中选择c/c++，Define处输入USE_STDPERIPH_DRIVER，Include Paths指定当前项目路径下的RTE目录即可。

    最后可以编译成功。

    这里也给出一段让LED闪烁的代码。

#include "stm32f10x.h"

void Delay()
{
  unsigned int i,j;
	for(i=0;i<1000;i++)
	  for(j=0;j<1000;j++);
}

void LED_Config()
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;             
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

int main(void)
{
	LED_Config();
	while(1)
	{
	    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
		Delay();
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
		Delay();
	}
}

    PA5口作为电平输出， 时钟使能与GPIO初始化，都调用标准库中的方法。

    第三种构建STM32工程的方法需要借助STM32CubeMx工具，这个是免费的，安装之后，可以图形化界面操作，如下所示：

    1）打开工具之后，新建工程，来到选择芯片界面：

    这里在Commecial Part Number这里输入STM32F103会自动补全C6A，选中右侧面板中的一个芯片双击，

   2）进入配置界面。

    展开System Core菜单，默认选中SYS，我们点击，在中间模式这里选择Debug: Serial Wire。

    然后，选中RCC

    设置HSE/LSE为Crystal/Ceramic Resonator。改变之后，右侧芯片会有变化。

    接着，还要将芯片上的PA5端口作为GPIO_Output，点击PA5，就会出现菜单选项，直接选择即可。 

   3）工程位置及编译工具设置

    设置工程名，工程位置，Toolchain/IDE选择MDK-ARM，版本选择V5。

    4）代码生成。点击GENERATE CODE按钮。

    5）生成的代码，可以直接用Keil打开，结构如下：

 

    连main.c都写好了，直接编译也没有问题。我们要实现LED闪烁，只需要在while(1)循环体中增加如下代码：

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
	HAL_Delay(200);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
	HAL_Delay(200);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

    这种方式生成的代码，不仅帮我们做了很多工作，甚至连编译准备都做好了，我们看看Options for Targets的c/c++选项：

 

   宏定义查找设置了，不用我们手动设置，另外编译生成hex文件，也同样帮我们勾选好了。

   使用HAL库，自己编写的代码很少，但是理解起来需要花时间，默认操作做了什么，这里面隐含了哪些操作。   

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