本帖最后由 正点原子运营 于 2024-6-5 10:52 编辑
第六章 新建寄存器版本MDK工程 1）实验平台：正点原子 精英STM32F103开发板
2) 章节摘自【正点原子】STM32F103开发指南 V1.3
6）正点原子STM32技术交流QQ群:672399978
通过前面几章的学习，我们对STM32有了个比较清晰的了解，本章我们将讲解新建寄存器库版本MDK工程的详细步骤。我们把本章新建好的工程放在光盘里，路径：4，程序源码\2，标准例程-HAL库版本\实验0基础入门实验\实验0-2，新建最工程实验-寄存器版本，大家在学习新建工程过程中间遇到一些问题，可以直接打开这个工程，然后对比学习。 本章将分为如下两个小节： 6.1 新建寄存器版本MDK工程 6.2 下载验证
6.1 新建寄存器版本MDK工程本节我们将教大家如何新建一个STM32F103的MDK5工程。为了方便大家参考，我们将本节最终新建好的工程模板存放在“A盘：4、程序源码\1，标准例程-寄存器版本\实验0 基础入门实验\实验0-2，新建工程实验-寄存器版本”，如遇新建工程问题，请打开该实验对比。 整个新建过程比较复杂，我们将其拆分为5个步骤进行讲解，请准备大概2个小时时间，耐心细致的做完！对你后续的学习非常有帮助！。 在新建工程之前，首先我们要做如下准备： 1， STM32Cube官方固件包：我们使用的固件包版本是STM32Cube_FW_F1_V1.8.3，固件包路径：A盘à8，STM32参考资料à1，STM32CubeF1固件包。 2， 开发环境搭建：参考本书第三章相关内容。
6.1.1 新建工程文件夹新建工程文件夹分为2个步骤：1，新建工程文件夹；2，拷贝工程相关文件。 1. 新建工程文件夹首先我们在桌面新建一个工程根目录文件夹，后续的工程文件都将在这个文件夹里建立，我们把这个文件夹重命名为：“实验0-2，新建工程实验-寄存器版本”。如图6.1.1.1所示： 图6.1.1.1 新建工程根目录文件夹 为了让工程的文件目录结构更加清晰易懂，我们会在工程根目录文件夹下建立以下几个文件夹，每个文件夹名称及其作用如表6.1.1.1所示： 表6.1.1.1 工程根目录新建文件夹及其作用 新建完成以后，最后得到我们的工程根目录文件夹如图6.1.1.2所示。 图6.1.1.2 工程根目录文件夹 工程根目录及其相关文件夹新建好以后，我们需要拷贝一些工程相关文件过来（主要是在Drivers文件夹里面），以便等下的新建工程需要。 2. 拷贝工程相关文件接下来，我们按图6.1.1.2的根目录文件夹顺序介绍每个文件夹及其需要拷贝的文件。 Drivers文件夹 该文件夹用于存放与硬件相关的驱动层文件，一般包括如表6.1.1.2所示的三个文件夹： 表6.1.1.2Drivers包含文件夹 BSP文件夹，用于存放正点原子提供的板级支持包驱动代码，如：LED、蜂鸣器、按键等。本章我们暂时用不到该文件夹，不过可以先建好备用。 CMSIS文件夹，用于存放CMSIS底层代码（ARM和ST提供），如：启动文件（.s文件）、stm32f1xx.h等各种头文件。该文件夹我们可以直接从STM32CubeF1固件包（路径：A盘à8，STM32参考资料à1，STM32CubeF1固件包）里面拷贝，不过由于固件包里面的CMISIS兼容了太多芯片，导致非常大（100多MB），因此我们根据实际情况，对其进行了大幅精简，精简后的CMSIS文件夹大小为1MB左右。精简后的CMSIS文件夹大家可以在：“A盘à4，程序源码à1，标准例程-寄存器版本”文件夹里面的任何一个实验的Drivers文件夹里面拷贝过来。 SYSTEM文件夹，用于存放正点原子提供的系统级核心驱动代码，如：sys.c、delay.c和usart.c等，方便大家快速搭建自己的工程。该文件同样可以从：A盘à4，程序源码à1，标准例程-寄存器版本 文件夹里面的任何一个实验的Drivers文件夹里面拷贝过来。 执行完以上操作后，Drivers文件夹最终结构如图6.1.1.3所示： 图6.1.1.3 工程根目录文件夹
Middlewares文件夹 该文件夹用于存放正点原子和其他第三方提供的中间层代码（组件/Lib等），如：USMART、MALLOC、TEXT、FATFS、USB、LWIP、各种OS、各种GUI等等。本章我们暂时用不到该文件夹，不过可以先建好备用，后面的实验将会陆续添加各种文件。 Output文件夹 该文件夹用于存放编译器编译工程输出的中间文件，比如：.hex、.bin、.o文件等等。这里不需要操作，后面只需要在MDK里面设置该文件夹为编译过程中间文件的存放文件夹就行。 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，如图6.1.1.4所示：
图6.1.1.4 在Projects文件夹下新建MDK-ARM文件夹 User文件夹 该文件夹用于存放用户编写的代码，如：main.c等。目前还没有任何代码，所以暂时为空即可。 6.1.2 新建一个工程框架首先，打开MDK软件。然后点击ProjectàNew uVisionProject如图6.1.2.1所示：
图6.1.2.1 新建MDK工程 然后弹出工程命名和保存的操作窗口，我们将工程文件保存路径设置在上一节新建的工程文件夹内，具体路径为：桌面à实验0-2，新建工程实验-寄存器版本àProjectsàMDK-ARM，工程名字我们取：atk_f103，最后点击保存即可。具体操作窗口如图6.1.2.2所示：
图6.1.2.2 保存工程界面 之后，弹出器件选择对话框，如图6.1.2.3所示。因为战舰开发板所使用的STM32型号为STM32F103ZET6，所以我们选择：STMicroelectronicsàSTM32F1 SeriesàSTM32F103à STM32F103ZE（如果使用的是其他系列的芯片，选择相应的型号就可以了，特别注意：一定要安装对应的器件pack才会显示这些内容哦！！如果没得选择，请关闭MDK，然后安装 A盘：6，软件资料\1，软件\MDK5\ Keil.STM32F1xx_DFP.2.3.0.pack这个安装包后重试）。
图6.1.2.3 器件选择界面 点击OK，MDK会弹出Manage Run-Time Environment对话框，如图6.1.2.4所示：
图6.1.2.4 Manage Run-Time Environment界面 这是MDK5新增的一个功能，在这个界面，我们可以添加自己需要的组件，从而方便构建开发环境，不过这里我们不做介绍。所以在图6.1.2.4所示界面，我们直接点击Cancel，即可，得到如图6.1.2.5所示界面：
图6.1.2.5 工程初步建立 此时，我们打开MDK-ARM文件夹，会看到MDK在该文件夹下自动创建了3个文件夹（DebugConfig、Listings和Objects），如图6.1.2.6所示：
图6.1.2.6 MDK新建工程时自动创建的文件夹 这三个文件夹的作用如表6.1.2.1所示： 表6.1.2.1 三个文件夹及其作用 编译过程产生的链接列表、调试信息、预览、lib等文件，统称为中间文件。为了统一管理，方便使用，我们会把输出在Listings和Objects文件夹的内容，统一改为输出到Output文件夹（通过魔术棒设置），我们先把MDK自动生成的这两个文件夹（Listings和Objects）删除。 至此，我们还只是建了一个框架，还有好几个步骤要做，比如添加文件、魔术棒设置、编写main.c等。 6.1.3 添加文件本节将分3个步骤：1，设置工程名和分组名；2，添加启动文件；3，添加SYSTEM源码。 1. 设置工程名和分组名在ProjectàTarget上右键，选择Manage Project Items…（方法一）或在菜单栏点击品字形红绿白图标（方法二）进入工程管理界面，如图6.1.3.1所示： 图6.1.3.1 进入工程管理界面 在工程管理界面，我们可以执行设置工程名字（Project Targets）、分组名字（Groups）以及添加每个分组的文件（Files）等操作。我们设置工程名字为：Template，并设置四个分组：Startup（存放启动文件）、User（存放main.c等用户代码）、Drivers/SYSTEM（存放系统级驱动代码）、Readme（存放工程说明文件），如图6.1.3.2所示：
图6.1.3.2 设置工程名和分组名 设置好之后，我们点击OK，回到MDK主界面，可以看到我们设置的工程名和分组名如图6.1.3.3所示：
图6.1.3.3 设置成功 这里我们只是新建了一个简单的工程，并没有添加BSP、Middlewares等分组，后面随着工程复杂程度的增加，我们需要一步步添加对应的分组。 注意：为了让工程结构清晰，我们会尽量让MDK的工程分组和我们前面新建的工程文件夹对应起来，由于MDK分组不支持多级目录，因此我们将路径也带入分组命名里面，以便区分。如：User分组对应User文件夹里面的源码，Drivers/SYSTEM分组，对应Drivers/SYSTEM文件夹里面的源码，Drivers/BSP分组对应Drivers/BSP文件夹里面的源码等。 2. 添加启动文件启动文件（.s文件）包含STM32的启动代码，其主要作用包括：1、堆栈（SP）的初始化；2、初始化程序计数器（PC）；3、设置向量表异常事件的入口地址；4、调用main函数等，是每个工程必不可少的一个文件，我们在本书第九章会有详细介绍。 该文件由ST官方提供，对于STM32F103来说有4个启动文件可选，如表6.1.3.1所示： 表6.1.3.1 STM32F103系列启动文件 启动文件存放在STM32CubeF1软件包的：DriversàCMSISàDeviceàSTàSTM32F1xxà SourceàTemplatesàarm文件夹下。因为我们开发板使用的是STM32F103ZET6，对应的启动文件为：startup_stm32f103xe.s，为了节省空间，在精简版CMSIS文件夹里面我们把其他启动文件都删了。而且，为了更好的匹配寄存器版本代码，我们对startup_stm32f103xe.s做了2处修改： 1，我们用不到编译器的内存管理函数，为节省内存，将Heap_Size改成 0，源码如下： - <p class="MsoNormal" align="left" style="background-image: initial; background-position: initial; background-size: initial; background-repeat: initial; background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial;"><span lang="EN-US" style="">;</span>未用到编译器自带的内存管理<span lang="EN-US" style="">(</span><span lang="EN-US" style="">malloc</span><span lang="EN-US" style="">,</span><span lang="EN-US" style="">free</span>等<span lang="EN-US" style="">)</span>，设置<span lang="EN-US" style="">Heap_Szie</span>为<span lang="EN-US" style="">0<o:p></o:p></span></p>
- <p class="MsoNormal" align="left" style="background-image: initial; background-position: initial; background-size: initial; background-repeat: initial; background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial;"><span lang="EN-US" style="">Heap_Size
- EQU </span><span lang="EN-US" style="">0x00000000</span></p>
2，寄存器代码不需要调用SystemInit函数，因此修改Reset_Handler函数，去掉SystemInit调用，源码如下： - Reset_Handler PROC
- EXPORT Reset_Handler [WEAK]
- IMPORT __main
- ;寄存器版本代码，因为没有用到SystemInit函数，所以注释掉以下代码为防止报错！
- ;HAL库版本代码，建议加上这里（提供SystemInit函数），以初始化stm32时钟等。
- ;IMPORT SystemInit
- ;LDR R0, =SystemInit
- ;BLX R0
- LDR R0, =__main
- BX R0
- ENDP
关于启动文件的说明，我们就介绍这么多，接下来我们看如何添加启动文件到工程里面。我们有两种方法给MDK的分组添加文件：1，双击Project下的分组名添加。2，进入工程管理界面添加。 这里我们使用方法1添加（路径：实验0-2，新建工程实验-寄存器版本\Drivers\CMSIS\ Device\ST\STM32F1xx\Source\Templates\arm），如图6.1.3.4所示：
图6.1.3.4 双击分组添加启动文件（startup_stm32f103xe.s） 上图中，我们也可以点击Add按钮进行文件添加。添加完后，点击Close，完成启动文件 添加，得到工程分组如图6.1.3.5所示：
图6.1.3.5 启动文件添加成功 3. 添加SYSTEM源码这里我们在工程管理界面（方法2）进行SYSTEM源码添加。点击：
按钮，进入工程管理界面，选中Drivers/SYSTEM分组，然后点击：Add Files，进入文件添加对话框，依次添加delay.c、sys.c和usart.c到该分组下，如图6.1.3.6所示：
图6.1.3.6 添加SYSTEM源码 注意：这些源码都是在第6.1.1小节的第二步拷贝过来的，如果之前没拷贝，是找不到这些源码的。添加完成后，如图6.1.3.7所示：
图6.1.3.7 SYSTEM源码添加完成 6.1.4 魔术棒设置为避免编写代码和编译报错，我们需要通过魔术棒对MDK工程进行相关设置。在MDK主界面，点击：
（魔术棒图标，即Options for Target按钮），进入工程设置对话框，我们将进行如下几个选项卡的设置。 1. 设置Target选项卡在魔术棒àTarget选项卡里面，我们进行如图6.1.4.1所示设置：
图6.1.4.1 Target选项卡设置 上图中，我们设置芯片所使用的外部晶振频率为8Mhz，选择ARM Compiler版本为：Use default compiler version 5（即AC5编译器）。 这里我们说明一下AC5和AC6编译的差异，如表6.1.4.1所示： 表6.1.4.1 AC5&AC6简单对比 由于AC5对中文支持比较好，且兼容性相对好一点，为了避免不必要的麻烦，我们推荐大家使用AC5编译器。为了让大家自由选择，我们正点原子的源码，也是支持AC6编译器 的，不过在选项卡设置上稍有差异，具体差异如表6.1.4.2所示： 表6.1.4.2 AC5&AC6设置差异 2. 设置Output选项卡在魔术棒àOutput选项卡里面，进行如图6.1.4.2所示设置：
图6.1.4.2 设置Output选项卡 注意，我们勾选：Browse Information，用于输出浏览信息，这样就可以使用go to definition查看函数/变量的定义，对我们后续调试代码比较有帮助，如果不需要调试代码，则可以去掉这个勾选，以提高编译速度。 3. 设置Listing选项卡在魔术棒àListing选项卡里面，进行如图6.1.4.3所示设置：
图6.1.4.3 设置Listing选项卡 经过Output和Listing这两步设置，原来存储在Objects和Listings文件夹的内容（中间文件）就都改为输出到Output文件夹了。 4. 设置C/C++选项卡在魔术棒àC/C++选项卡里面，进行如图6.1.4.4所示设置：
图6.1.4.4 设置C/C++选项卡 在②处设置了全局宏定义：STM32F103xE，用于定义所用STM32型号，在stm32f1xx.h里面会用到该宏定义。 在③处设置了优化等级为-O0，可以得到最好的调试效果，当然为了提高优化效果提升性能并降低代码量，可以设置-O1~-O3，数字越大效果越明显，不过也越容易出问题。注意：当使用AC6编译器的时候，这里推荐默认使用-O1优化。 在④处勾选C99模式，即使用C99 C语言标准。 在⑤处，我们可以进行头文件包含路径设置，点击此按钮，进行如图6.1.4.5所示设置：
图6.1.4.5 设置头文件包含路径 上图中我们设置了4个头文件包含路径，其中3个在Drivers文件夹下，一个在User文件夹下。为避免频繁设置头文件包含路径，正点原子最新源码的include全部使用相对路径，也就是我们只需要在头文件包含路径里面指定一个文件夹，那么该文件夹下的其他文件夹里面的源码，如果全部是使用相对路径，则无需再设置头文件包含路径了，直接在include里面就指明了头文件所在。 关于相对路径，这里大家记住3点： 1，默认路径就是指MDK工程所在的路径，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“..\”） 举例来说，上图中：..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Include，前面两个“..\”，表示Drivers文件夹在当前MDK工程所在文件夹（MDK-ARM）的上2级目录下，具体解释如图6.1.4.6所示：
图6.1.4.6..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Include的解释 上图表示根据头文件包含路径：..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Include，编译器可以找到⑥处所包含的这些头文件，即代码里面可以直接include这些头文件使用。 再举个例子，在完成如图6.1.4.5所示的头文件包含路径设置以后，我们在代码里面编写： - #include"./SYSTEM/sys/sys.h"
即表示当前头文件包含路径所指示的4个文件夹里面，肯定有某一个文件夹包含了：SYSTEM/sys/sys.h的路径，实际上就是在Drivers文件夹下面，两者结合起来就相当于： - #include"../../Drivers/SYSTEM/sys/sys.h"
这就是相对路径。它既可以减少头文件包含路径设置（即减少MDK配置步骤，免去频繁设置头文件包含路径的麻烦），同时又可以很方便的知道头文件具体在那个文件夹，因此我们推荐在编写代码的时候使用相对路径。 关于相对路径，我们就介绍这么多，大家搞不明白的可以在网上搜索相关资料学习，也可以在后面的学习，分析我们其他源码，慢慢体会，总之不难，但是好用。 最后，我们如果使用AC6编译器，则在图6.1.4.4的Misc Controls处需要设置：-Wno-invalid-source-encoding，避免中文编码报错，如果使用AC5编译器，则不需要该设置！！ 5. 设置Debug选项卡在魔术棒àDebug选项卡里面，进行如图6.1.4.7所示设置：
图6.1.4.7 Debug选项卡设置 图中，我们选择使用：CMSIS-DAP仿真器，使用SW模式，并设置最大时钟频率为10Mhz，以得到最高下载速度。当我们将仿真器和开发板连接好，并给开发板供电以后，仿真器就会找到开发板芯片，并在SW Device窗口显示芯片的IDCODE、Device Name等信息（图中⑤处），当无法找到时，请检查供电和仿真器连接状况。 6. 设置Utilities选项卡在魔术棒àDebug选项卡里面，进行如图6.1.4.8所示设置： 图6.1.4.8 Utilities选项卡设置 图中⑥处下载算法，是MDK默认添加的，针对STM32F10x大容量系列产品（FLASH容量在256KB~512KB之间）。一般我们用这个即可。如果⑥处没有下载算法，则点击⑦处按钮，执行添加一下下载算法即可（名字和⑥处的算法名字一样）。 6.1.5 添加main.c，并编写代码在MDK主界面，点击：
，新建一个main.c文件，并保存在User文件夹下。然后双击User分组，弹出添加文件的对话框，将User文件夹下的main.c文件添加到User分组下。得到如图6.1.5.1所示的界面：
图6.1.5.1 在User分组下加入main.c文件 至此，我们就可以开始编写我们自己的代码了。我们在main.c文件里面输入如下代码： - #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++;
- }
- }
此部分代码，在A盘à4，程序源码à1，标准例程-寄存器版本à 实验0 基础入门实验à实验0-2，新建工程实验-寄存器版本àUseràmain.c里面有，大家可以自己输入，也可以直接拷贝。强烈建议自己输入，以加深对程序的理解和印象！！ 注意，这里的include就是使用的相对路径，关于相对路径，请参考前面C/C++选项卡设置章节进行学习。 输入完代码，如图6.1.5.2所示
图6.1.5.2 main.c代码编写完成 编写完main.c以后，我们点击：
（Rebuild）按钮，编译整个工程，编译结果如图6.1.5.3所示：
图6.1.5.3 编译结果 编译结果提示：代码总大小（Porgram Size）为：FLASH占用2444字节（Code + RO + RW），SRAM占用1336字节（RW + ZI）；并成功创建了Hex文件（可执行文件，放在Output目录下）；编译0错误，0警告。 注意：如果编译提示有错误/警告，请根据提示，从第一个错误/警告开始解决，直到0错误0警告。如果出错，很有可能是之前的操作存在问题，请对照教程找问题。 另外，我们在Readme分组下还没有添加任何文件，由于只是添加一个说明性质的文件（.txt），并不是工程必备文件，因此这里我们就不添加了，开发板光盘的源码我们是有添加的，大家可以去参考一下。 至此，新建寄存器版本MDK工程完成。
6.2 下载验证有两种方法可以给STM32F103芯片下载代码：1，使用串口下载；2，使用仿真器下载。这两种下载方法，我们在本书的4.2和4.3节给大家有做过详细介绍。这里我们以仿真器下载为例，在MDK主界面，点击：
（下载按钮，也可以按键盘快捷键：F8），就可以将代码下载到开发板，如图6.2.1所示：
图6.2.1 下载成功 上图提示：Application running…，则表示代码下载成功，且开始运行。此时，我们打开串口调试助手，并设置好端口号（COM号）和波特率（115200），就可以看到打印出来的t值，如图6.2.2所示：
图6.2.2 收到开发板发回来的数据 说明我们的程序运行正常，下载验证无误。 | 
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发表于 2024-6-6 09:46:57
