STM32_在KEIL_MDK环境下使用V3.4库

在Keil MDK环境下使用STM32 V3.4库“小”教程

简介

写这篇“小”教程主要是和大家分享使用STM32的基本方法。在一年以前，我开始接触并开始使用STM32。STM32价格便宜，外设丰富，开发和仿真环境使用方便，一下子便爱上了它。我当时使用了IAR 编译环境，固件库也是以前的V2版本。由于ST公司更新了STM32的固件库，所以想试着使用新固件库。刚开始使用新库时也遇到了一些问题，但是慢慢熟悉不但觉得不难不烦，反而觉得V3比V2更好用。在这里我和大家分享一下使用V3.4库的方法，希望大家喜欢，如有错误请指出，在下不慎感激。

这篇“小”教程分以下四步来说，第一步，获得库文件，并进行适当的整理；第二步，建立工程，并建立条理清晰的GROUP；第三步，修改工程的Option属性；第四步：使用JLINK仿真调试。下面就分这四大步来逐个说明。

第一步 获得库文件，并进行适当的整理

第一步非常的简单，访问ST的官网上就可以获得最新的固件库，在我写“小”教程的时候最新的固件库是V3.4。除了获得固件库之外还可以获得和固件库相关的说明文档。在以前的官网上可以下载到一篇名为《如何从 STM32F10xxx固件库 V2.0.3 升级为 STM32F10xxx标准外设库 V3.0.0》的应用手册，但是在现在的ST官网上却找不到这篇十分有用的应用文档，不过却可以在百度文库中找到，这篇文档详细说明了新固件库的文件结构，在Keil工程建立之前，值得一看。

图1 CMSIS文件夹包含内容

图1是新固件库改动比较大的部分，ST称为CMSIS。在这个文件夹下面出现了一些新的源文件、头文件和启动代码，新的源文件如core_cm.c system_stm32f10x.c，也有新的启动代码如start_stm32f10x_h/m/ld.s。在第二部分会详细介绍这些文件到底有什么作用，以及和V2版本的区别。在这里我也补充一句，V3.4还是和V3.0有点区别，V3.4又比V3.0多出了几个启动代码。

我个人觉得这些文件“埋”的太深，使用起来有点不方便，所以我一般对这些文件进行一些整理，把相关文件放在一起，并取上一个标准化的名字，这些文件夹的名字一般和原始固件库文件夹的名字相同，只是把需要的文件放在一起。例如我把启动代码（startup）放在一个文件夹下面，而在这个文件下面只放Keil MDK有关的启动代码，把IAR和GCC的文件全部给去除了，这样做不但使得文件夹内容“清爽”也可以避免不必要的错误。一般在工程目录下面我会建立以下几个文件夹，如图2所示。当然还会建立两个很有用的文件夹，一个取名为Listing，另一个取名为Object。这两个文件夹会保存Keil编译连接过程中产生的一些文件，虽然是一个不起眼的细节但是也请大家关注，不然在工程目录下面“邋遢”的很！

图2 工程文件夹的结构和相关文件

下面来简单说说这些文件各有什么作用。在下重在应用，对里面的内容也知之甚少。

core_cm3.c/core_cm3.h

该文件是内核访问层的源文件和头文件，查看其中的代码多半是使用汇编语言编写的。在线不甚了解。

stm32f10x.h

该文件是外设访问层的头文件，该文件是最重要的头文件之一。例如定义了CPU是哪种容量的CPU，中断向量等等。除了这些该头文件还定义了和外设寄存器相关的结构体，例如：

typedef struct

{

__IO uint32_t CRL;

__IO uint32_t CRH;

__IO uint32_t IDR;

__IO uint32_t ODR;

__IO uint32_t BSRR;

__IO uint32_t BRR;

__IO uint32_t LCKR;

} GPIO_TypeDef;

包含了那么多寄存器的定义，那么在应用文件中（例如自己编写的main源文件）只需要包含stm32f10x.h即可，而不是以前固件库的需要包含stm32f10x_conf.h这个头文件。

system_stm32f10x.c/h

该头文件也可以称为外设访问层的头文件和源文件。在该文件中可以定义系统的时钟频率，定义低速时钟总线和高速时钟总线的频率，其中最关键的函数就是SystemInit()了，这个后面会详细介绍。总之这两个文件是新固件库的重点，有了它粮也大大简化了使用stm32的初始化工作。

stm32f10x_conf.h

这个文件和V2版本的库的内容是一样的，需要使用哪些外设就取消哪些外设的注释。例如需要使用GPIO

功能，但不使用SPI功能，就可以这样操作。

#include "stm32f10x_gpio.h"

/* #include "stm32f10x_spi.h" */

main.c

这个文件就不用多说了，自己编写。

stm32f10x_it.c/h

这两个文件包含了stm32中断函数，在源文件和头文件中并没有把所有的中断入口函数都写出来，而只写了ARM内核的几个异常中断，其他的中断函数需要用户自己编写。stm32f10x_it.c的最后给了这样一个模板。

/******************************************************************************/

/* STM32F10x Peripherals Interrupt Handlers */

/* Add here the Interrupt Handler for the used peripheral(s) (PPP), for the */ /* available peripheral interrupt handler's name please refer to the startup */ /* file (startup_stm32f10x_xx.s). */

/******************************************************************************/

/**

* @brief This function handles PPP interrupt request.

* @param None

* @retval None

*/

/*void PPP_IRQHandler(void)

{

}*/

从注释中的英文提示可以看出，中断向量的名称可以从相应的启动代码中找出，例如可以在startup_stm32f10x_md.s中找到USART1中断函数的名称——USART1_IRQHandler。其他的中断函数名可以以此类推，一一获得，在这里我就不一一复述了。

StdPeriph_Driver文件夹

该文件夹有包含两个文件夹，一个是src文件夹，另一个是inc文件夹，顾名思义，一个里面放的是元件一个里面放的是头文件。这两个文件夹包含了所有的STM32的外设驱动函数，其实和V2版本也没有太大的变化。简单来说，外设的驱动相当于windows的驱动函数API，这些驱动函数看到函数名基本就可以明白这个函数的作用，例如：GPIO_SetBits可以置位某个IO口，相反GPIO_ResetBits则可以复位某个IO口。我个人认为熟练使用库可以大大提高编程的效率，同时规范使用库函数也可以提高程序的可读性，让团队中的其他程序员可以快速的明白代码的作用。

第二步，建立工程，并建立条理清晰的GROUP

从这一步开始就开始和Keil MDK打交道了。首先建立一个Keil工程，这一小步再简单不过了，Project菜单项中点击New uVision Project，然后保存工程文件，路径自由设定并可以包含中文。 然后选择指定的CPU型号，如图3所示。例如选择STM32F103RB。

图3 选择CPU型号 图4 取消加载启动代码

接着弹出一个添加启动代码的窗口，在这里请大家点击否。因为这个启动代码是旧版本库的启动代码，新版的启动代码和这个不同，需要自己添加。所谓启动代码就是在main函数之前运行的代码。

以上的几个步骤和在Keil环境下使用51很相似，所以也不必多说。

选择CPU型号后就需要建立一个条理清晰的Group，在这里我强调的是一个“条理性”。我尽可能的把同类的文件放在一起，并取名和工程文件目录中相同的名字，这样便于管理也避免不必要的错误。在Target 1选项上右击，在弹出菜单上选择manage components，如图5所示。

图5 开始添加Group 图6 新建Group

建立相应的Group。例如User，CMSIS，StdPeriph_Driver和StartUP，这些Group的名称和工程文件夹的名称保持一致，如图6所示。为每个Group添加同名文件夹下的源文件或者头文件，为了便于查看代码，我把源文件和头文件都添加进Group中（除StdPeriph_Driver），在这里注意过滤文件的类型。StdPeriph_Driver中只添加需要的源文件，例如建立一个LED闪烁的工程，那么这个工程除了进行必要的初始化之外，只需要包含GPIO的操作函数，当然需要使用GPIO就必须要使能GPIO的时钟，RCC 是绝对少不了的。所以只需要包含misc.c，stm32f10x_gpio.c和stm32f10x_rcc.c。需要说明的是，虽然在有些Group中包含了一些头文件，但是Keil在编译连接的时却不知道头文件在什么地方，所以一定要指定头文件的路径。添加需要的文件之后，工程目录如图7所示。

图7 工程文件夹目录

第三步 修改工程的Option属性

修改工程属主要目的是指定相关头文件的路径。接着上面说就是右击工程目录的LED Toggle则会出现Option选项卡，当然右击User或者其他的Group就不会出现Option选项卡，初学者极容易犯这个错误。

图8 Output选项卡 图9 Listing选项卡

给Output选择一个名为Object的文件夹，当然文件夹也可以是其他任何名称。给Listing选择一个名为Listing的文件夹，当然这个文件夹也可以是其他的名称。

在C/C++选项卡下，需要输入两个非常重要的宏，一个宏是USE_STDPERIPH_DRIVER，定义了这个宏和外设有关的函数才会包括进来，还有一个宏是STM32F10X_MD，这个宏指定了CPU的容量，即中等容量的STM32。除了设定两个宏之外，还要确定和工程有关的头文件的路径。在工程目录下面除了StartUP 中没有相关头文件，而其他的文件中都有头文件，所以需要逐个指定。

写到这里除了仿真的选项没有设置之外，其他的参数都设定好了，此时如果编译连接工程的话，就应该显示没有错误和没有警告。当然也会遇到有错误和有警告的情况，根据错误提示耐心地寻找错误，总可以把问题迎刃而解。

图10 C/C++选项卡

第四步 使用JLINK仿真调试

在说JLINK仿真调试之前，我先说说我在main.c中写了点什么，为什么这样写，还有一个比较要命的问题的是如何初始化系统时钟。先说说我在main函数中写点什么，其实就是利用一个软件延时函数点亮然后熄灭一盏LED。第一步需要初始化该IO口的时钟，第二步把该IO口配置成推挽输出形式，第三步就是进入无限循环，不断置位和复位该IO口。

具体的代码如下

int main(void)

{

/*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,

this is done through SystemInit() function which is called from startup

file (startup_stm32f10x_xx.s) before to branch to application main.

To reconfigure the default setting of SystemInit() function, refer to

system_stm32f10x.c file

*/

/* 初始化GPIOD时钟 */

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);

/* 初始化GPIOD的Pin_2为推挽输出*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

while (1)

{

/* 关闭LED1 */

GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

/* 延时 */

Delay(0xAFFFF);

/* 点亮LED1 */

GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

/* 延时 */

Delay(0xAFFFF);

}

}

这段代码其实也非常简单，也是我从新固件库的例程中直接修改过来的。我想请大家注意的是其中的一段英文注释，这段英文注释什么意思呢。“在运行main函数之前，系统时钟已经完成初始化工作，在main函数之前，通过调用启动代码运行了SystemInit函数，而这个函数位于system_stm32f10x.c”。根据文中的提示我们回到system_stm32f10x.c看看SystemInit如何初始化系统的。

在system_stm32f10x.c的开头便定义了系统的时钟频率，从下面的这段代码可以看出系统的频率被定义为72MHZ，这也是绝大多数STM32运行时的频率。

#if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL) /* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */

#define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000

#else

/* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */

/* #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000 */

/* #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000 */

/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000 */

/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000 */

#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000

#endif

紧接着根据这个宏定义程序试图把系统时钟初始化为72MHz，代码有点冗长，这里就不一一列出。在SystemInit函数中，调用了SetSysClock函数，如果设定时钟的频率为72MHZ则SetSysCloc调用SetSysClockTo72函数，该函数和V2版本固件库中的各范例中的RCC_Configuration很相似，主要完成把外部时钟9倍频后分配给系统时钟，APB1时钟和APB2又由系统时钟分频获得。关键代码如下

/* HCLK = SYSCLK */

RCC‐>CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

/* PCLK2 = HCLK */

RCC‐>CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

/* PCLK1 = HCLK */

RCC‐>CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

在这里我想请大家注意一个细节，我个人觉得可能是ST开发人员的一个笔误，代码的原意是把HCLK 时钟2分频过后提供给APB1时钟，但是注释的地方却写成了APB1的时钟和AHB的时钟频率相同。这里请大家指正，这个总线的时钟频率到底是多少！

从上面的分析可以看出，SystemInit并不需要用户调用，启动代码会自动执行，这样相当于少了一个RCC_Configuration函数的绝大多数内容。请大家注意是绝大多数内容而不是全部，但是请大家格外注意使用到的外设还是要第一时间使得该外设的时钟，像这样的一句千万不要忘了。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);

让我们再回到Option选项卡。在选项卡中选择Debug选型卡，选择Cortex M3 J‐LINK。一般在Run to main()上打钩，我个人除非特殊情况，一般不查看启动代码。如果第一次尝试V3.4库，倒可以验证一下SystemInit函数是不是自动运行了。

图11 Debug选项卡

接着点击Utilities选项卡，选择Cortex‐M3 J‐LINK，然后在点击Setting按钮。

图12 Utilities选项卡

在点击Setting按钮出现的界面中，选择Flash Download选项卡，点击Add按钮，在众多的CPU

型号中选择中等容量的STM32，即STM32F10X Med‐density Flash。

图13 选择CPU的容量

紧接着点击Debug选项卡，当目标板和JLINK连接正确的话就图12的界面。在这里我强调，只有

JLINK和目标板连接正确，并且目标板上电时，才会出现这样的界面。我个人一般选择SW下载模式，SW 下载模式只需要2个IO口，加上VDD和GND只需要4个IO口。这样可以节约IO口和PCB板的空间。关

于SW仿真接口和JTAG仿真接口的详细资料，请大家查看相关的文档了。

图14 仿真接口选择

点击OK过后就可以放心大胆的开始debug了。可以通过设置断点或者单步运行，结合目标板的输出情况，验证程序是否按照要求运行。如果没有按照要求运行还是需要耐心的寻找问题。开始仿真后，程序停留在断点处，如图13所示。

图15 程序运行至断点

后记

在几个月以前，我自己做过一个IAR环境下使用V2库的视频教程。我把自己做好的视频教程放在了优酷网上面，并发到了ourDev的STM32板块。观看该视频教程的前辈给我提了三点意见，第一点，视频的内容不清楚，很多的操作看不清，所以我这次我就认认真真的写了一个“小”教程；第二，录制视频的时候声音不清楚，所以今天下午我跑到当地的数码市场重买了一个“麦”；第三，使用了旧版本的固件库，没有体现出新库的优势，所以这次我使用了新的固件库V3.4。在写完这个小教程的前一晚我在STM32成功移植了uc/OS‐II，我想无论如何我都会和打击分享，同样是以文档加视频的方法。虽然这样做自己有点累，但是毕竟自己在网上下载了那么多的资料，自己也应该上传一点作为回报。今天是兔年的第一天，希望所有STM32的爱好者新年有大进步。