Начало работы с STM32 в Keil MDK-ARM

Все картинки в этой статье кликабельны.

STM32 — это семейство 32-разрядных микроконтроллеров фирмы STMicroelectronics.

Микроконтроллеры содержат микропроцессорное ядроARM, точнее ARM Cortex-M. Это ядро присуще не только микроконтроллерам STM32, оно существует само по себе, и на его основе выпускается множество микроконтроллеров от разных производителей.

Keil MDK-ARM (произносится «Кеил эм-ди-кей арм») — это среда разработки для микроконтроллеров с ядром ARM Cortex-M.

 

Среда продается за большие деньги, но существует бесплатная ограниченная версия, которую можно скачать с официального сайта.

Существует множество других сред разработки. Например, последнее время автор пользуется средой, которую продемонстрировал в своем скринкасте. Но в этой статье пойдет речь о Keil MDK-ARM, потому что она имеет большую популярность и достаточно проста.

Первым делом качаем последнюю версию Keil MDK-ARM с официального сайта. Она имеет ряд ограничений, которые не влияют на большинство задач. Самое существенное ограничение состоит в том, что среда не сгенерирует программу объемом больше 32 КБ, но такую программу надо постараться написать. Хотя микроконтроллеры STM32 часто имеют намного больший объем, вплоть до 2 МБ.

На момент написания статьи последняя версия Keil MDK-ARM — 5.18 (от 5 февраля 2016).

Чтобы скачать среду надо заполнить форму на сайте Keil:

Форма для скачивания MDK-ARM

Следует ввести настоящий адрес электронной почты, иначе сайт будет ругаться. После заполнения и нажатия Submit, дается ссылка для скачивания:

Сcылка для скачивания MDK-ARM

Качаем и устанавливаем. Установленная среда занимает на диске около 1,3 ГБ. После установки автоматически запускается менеджер пакетов:

Менеджер пакетов

Он нужен, чтобы качать, устанавливать и обновлять различные дополнения (пакеты).

Менеджер пакетов появился в MDK-ARM версии 5, что уменьшило объем установочного файла почти в два раза (версия 4.71 была объемом 550 МВ, а версия 5.00 — 300 МБ).

В левой части менеджера мы выбираем устройства (микроконтроллеры), а в правой соответствующие им пакеты.

Допустим, нам надо вести разработку под микроконтроллер STM32F407VG, который установлен на отладочной плате STM32F4-Discovery.

Тогда находим этот микроконтроллер в списке слева и устанавливаем соответствующий пакет DFP:

Установка DFP

Можно заметить, что среди установленных пакетов есть CMSIS. CMSIS — это библиотека для ядра Cortex-M, общая для всех микроконтроллеров. Библиотека разрабатывается фирмой ARM и доступна для скачивания с официального сайта после регистрации. Можно было бы не устанавливать этот пакет, а пользоваться официальным выпуском библиотеки, но это дополнительные сложности.

Закрываем менеджер пакетов и запускаем Keil uVision5 (произносится мю-вижен):

Значек Keil uVision5

Keil uVision5 — это часть MDK-ARM, графический интерфейс среды, который включает редактор кода:

Keil uVision5

Я рекомендую произвести небольшую настройку редактора. Выбираем меню «Edit -> Configuration…», и производим следующие настройки:

Настройка Keil uVision5

  1. Кодировка UTF-8.
  2. Правая граница кода в 80 символов.
  3. Отступы по 4  пробела.

Эти настройки довольно спорные. У каждого разработчика свои предпочтения.

Теперь создаем проект. Для этого выбираем меню «Project -> New uVision Project…». В открывшемся окне выбираем расположение и имя проекта. Для проекта лучше создать отдельную папку и сохранить проект туда.

После сохранения появится окно выбора устройства. Выбираем нужный микроконтроллер и нажимаем «ОК». Если бы мы не установили нужный пакет, то микроконтроллера не было бы в списке:

Выбор микроконтроллера

В следующем окне предстоит выбрать компоненты, которые будут использоваться в проекте. Необходимо выбрать «CMSIS:CORE» и «Device:Startup»:

Компоненты CMSIS и Startup

После нажатия «OK» процесс создания проекта завершится.

В дальнейшем вы всегда сможете запустить окно выбора компонентов, чтобы добавить или удалить их. Для этого надо выбрать меню «Project -> Manage -> Run-Time Evironment…».

При выборе компонентов может оказаться, что какой-то компонент зависит от других компонентов, которые вы не выбрали. Об этом вы узнаете из сообщений в нижней части окна. Необходимо будет выбрать зависимые компоненты.

После создания проекта описанным способом, в окне справа вы увидите следующую структуру проекта:Изначальная структура проекта

Здесь мы видим название проекта «example», цель проекта «Target 1», пустую группу файлов «Source Group 1», компоненты CMSIS и Device.

Целей проекта может быть сколько угодно. Цель включает в себя важнейшие настройки проекта в том числе выбор микроконтроллера. Цели нужны, чтобы можно было собрать программу разными способами для одних и тех же файлов исходного кода. Например, вам может понадобиться, чтобы проект охватывал множество микроконтроллеров.

Группы файлов нужны, чтобы красиво группировать файлы исходного кода. Группы помогают легко ориентироваться в файлах в большом проекте. Например, у вас может быть группа файлов, отвечающих за светодиоды, и отдельная группа с файлами для взаимодействия с USB.

В структуре мы видим два файла. Один с расширением «s». Он содержит исходный код на языке ассемблера. Другой с расширением «с». Он содержит исходный код на языке Си.

Собрать проект и получить файл прошивки можно нажав клавишу F7. Но в таком видео проект не будет собран и вы получите ошибку, потому что отсутствует функция «main()».

Функция «main()» — это точка входа в вашу программу, то с чего начинается программа. Ее наличие обязательно если вы пишите программу на языке Си.

Давайте создадим эту функцию. Кликнем на группе «Source Group 1» правой кнопкой и выберем «Add New Item to ‘Source Group 1’…» (перевод: добавить новый элемент в группу ‘Source Group 1’). Создадим файл «main.c»:

Создание файла main.c

В созданный файл добавим код:

1
2
3
int main() {
    return 0;
}

В конец файла стоит добавить пустую строку, иначе при сборке вы получите предупреждение «warning: #1-D: last line of file ends without a newline».

Теперь проект можно собрать клавишей F7. В результате вы получите файл «Objects\example.axf» (по умолчанию имя файла совпадает с именем проекта). Файл располагается в папке с проектом.

Обычно разработчику требуется файл прошивки в форматеIntel HEX. Чтобы получить его, надо произвести настройку цели. Чтобы увидеть настройки цели нажмите Alt-F7, перейдите на вкладку «Output» и выберите «Create HEX File».

После очередной сборки вы получите файл «Objects\example.hex».

Сейчас программа не делает ничего, и прошивать ее бессмысленно. Давайте напишем программу, которая управляет состоянием ножки микроконтроллера.

Запустим выбор компонентов с помощью меню «Project -> Manage -> Run-Time Evironment…» и выберем компонент «Device:STM32Cube Hal:GPIO».

В нижней части окна мы увидим неудовлетворенную зависимость «Device:STM32Cube Hal:Common». Выберем этот компонент и увидим еще больший список зависимостей. Необходимо выбрать все требуемые зависимости:

  • Device:STM32Cube Hal:Common
  • Device:STM32Cube Hal:RCC
  • Device:STM32Cube Hal:PWR
  • Device:STM32Cube Hal:Cortex
  • Device:STM32Cube Framework:Classic

STM32Cube — это библиотека, которую предоставляет STMicroelectronics.

При выборе компонентов мы выбираем какие возможности этой библиотеки использовать.

Микроконтроллер, кроме ядра, содержит большое количество периферийных устройств: АЦП, ЦАП, таймеры, различные интерфейсы и многое другое. Каждое периферийное устройство имеет свое название. Например, устройство для работы с портами микроконтроллера называется GPIO, об этом можно узнать из документации на микроконтроллер.

Библиотека STM32Cube многоуровневая, то есть включает в себя множество промежуточных библиотек. Одна из промежуточных библиотек называется STM32Cube HAL, или просто HAL. Она поделена на модули и каждый модуль соответствует какому-нибудь периферийному устройству. Название модуля совпадает с названием устройства, например, имеется модуль GPIO.

Существует большое количестводокументации по STM32Cube. Но основное описание по работе с периферийными устройствами содержится вруководстве по HAL. Это руководство разработчик использует большую часть времени. Обратимся к нему, чтобы заставить шевелиться ножки микроконтроллера.

Для начала подключим HAL в нашей программе, добавив строчку перед определением функции «main()»:

1
#include "stm32f4xx_hal.h"

В самом начале функции «main()» вызовем функцию «HAL_Init()», которая инициализирует библиотеку.

Таким образом мы получим следующий код в файле «main.c»:

1
2
3
4
-->
X
Обратный звонок