01 引言
& ~4 ?4 n0 g1 x0 g+ gSTM32MP13x 系列 MPU 是 STM32 Arm®Cortex® MPU 家族中的一部分，它拥有单核Cortex®-A7 核心，支持核心频率 650MHz~1GHz，不仅能够轻松运行 Linux 操作系统，还同时提供官方 HAL 库，用于支持基于 RTOS 或无 OS 的项目方案，即裸跑应用程序。
5 m- R* l# t( t  k% \
7 ?4 i( c, f" W+ A2 l本应用文档将就以下几个部分简述如何在 STM32MP13 系列 MPU 上开始无 OS 项目的开发：
+ C/ _/ V6 `. j• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
% q% K' @/ f0 U. ~3 o+ o# q• STM32MP13x 工程的创建
+ l! C  |6 N2 z• STM32MP13x 工程的在线调试
• 镜像烧录及从外部 Flash 启动

4 s8 R. v$ R' [; W1 R02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
2.1 开发工具及环境
' X, R3 f7 H6 G2 |  I. |7 ^9 X" oSTM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
" r6 ~8 ]7 T- R8 o' z) x$ T% I' @1. 烧录工具：STM32CubeProg （ 版本大于 v2.15.0）
2. 配置工具：STM32CubeMX （版本大于 v6.10.0）
3. 开发调试工具：IAR（版本大于 v9.50），或 STM32CubeIDE（版本大于 v1.14）
本文示例基于 STM32CubeIDE 开发调试工具。
7 J9 T3 q) o5 a& \9 q

9 m4 u' s0 Y5 S7 f2.2 STM32CubeMP13 开发包
STM32CubeMP13 开发包同步发布于 ST 官网 www.st.com 和 github.com，可通过如下方式下载：
# T7 U' i  R, Y# L0 M1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
& j& j/ a6 B, e; P3 |1 z3. 通过 STM32CubeMx 软件下载
- y, B- Z/ a* j+ X+ X% ^9 t
: f7 U- n# m  D# a! y2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
STM32CubeMP13 开发包运行在 Arm® Cortex®-A7 处理器上，由以下三部分组成：
- R, A$ t6 q% f3 m7 x9 ?2 o• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
; j+ A0 {: C% ~" V4 e• Level 1：中间件，包含 Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），USB Host & Device 库
• Level 2：包含各种板级示例程序
' h# a5 I  v# v. C3 w: z0 D/ I& m  m除此之外，还包括一些工具助手等。



! R. n2 j+ ?- j% i▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架


8 N' T! Q$ [# W8 |2 Q2.2.2. 源码目录结构
1 Y2 {$ O. R5 l
" M) l; M4 A3 a5 P" ~▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录

2.2.3. 开发包支持模块列表
已支持的 HAL drivers :
• ADC, BSEC, CRC, CRYP (including SAES), DCMIPP, DDR, DFSDM, DMA,DTS, ETH, ETZPC, EXTI, FDCAN, FMC_NAND, GPIO, HASH, I2C, I2S, IWDG,LPTIM, LTDC, MCE, MDMA, PKA, PWR, XSPI (QSPI replaced with XSPI),RCC, RNG, RTC (including TAMP), SAI, SDMMC (including EMMC), SMARTCARD, SPDIFRX, SPI, TIM, UART, USART, USB
- w2 }& H! k% L; M
已支持的 LL drivers :
- {" S' G/ H1 e7 N: a  N6 B9 t& h• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART

- L: m0 t& D2 O* F% Z' ~BSP 与 BSP 组件:
• 基于 HAL 封装了更高一级的 API，为 LED、按钮、相机、LCD、SD 卡和 COM 端口提供 API，包含了以下一些外围器件的驱动：GC2145， LAN8742， MCP23x17， RK043FN48H， STMIPID02
6 v3 g8 u4 R0 G; g
中间件程序:
+ J# K. R* j; U% T" R3 ^- Z% j• 包含一系列支持某种服务的库文件及接口文件，目前已支持：Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），STM32_USB_Device_Library,
STM32_USB_Host_Library

项目工程:
* A2 `! w- F5 e0 i- H* c6 |• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
( e1 Z: t9 X$ |) I  D/ {• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
0 e& R$ U# E" C( m5 E' ?' x3 Q$ ~1 [• Template: 板级工程应用框架。
! m2 ]6 b. b! V- ?6 I
实用工具:
• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
1 ~1 I2 k7 B: E# K" Y2 y• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24


' v$ y9 M6 s) u03 STM32MP13x 工程的创建
STM32MP13x 工程创建，可通过以下两种方式：
6 Q2 E1 f: K* {2 N1. 使用 STM32CubeMx 配置并生成项目框架代码，并基于该框架代码开发应用。
- H4 H, A1 Q4 W' b) A1 W2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。
; t. r: T% V4 P* Q& g* ]
! K, v) z9 d' V3 @' v! N  D3.1. 从 STM32CubeMX 创建工程
5 \9 |1 u6 x+ m2 ]" _2 N; ~3 \STM32CubeMX 是 STM32Cube 工具家族中的一员，它采用简单易用的图形界面，可以帮助开发者快速配置硬件和软件。可支持从 MCU/MPU 选型，引脚配置，系统时钟以及外设时钟设置，到外设参数配置，中间件参数配置等，并可生成适用的 C 代码项目。
$ L. q1 Q! o8 u9 C
本章节简述如何通过 STM32CubeMx 生成适用于 STM32MP13x 的裸跑应用框架。使用该方式无需提前下载 STM32CubeMP13 开发包，STM32CubeMx 可自动联网下载。
. b! K; ~' _0 i1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
. j4 T* l6 H. h4 w* g2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。
9 [9 q6 }) p! ?1 H; ^( t

& R# w2 @, u7 D9 _4 I5 A▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件

4 V+ H: Q# i8 L6 [8 W$ g
▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型
3 l5 `0 L: g- ]$ }
( u. _2 t$ n' Y% {1 L
* q5 A3 @% K( S7 t0 d0 ?4. 切换到 Project Manager 标签页，输入工程名称。
5. 在此页进行项目选项配置，可保持默认。


2 l/ E$ P; T5 J& r/ G6 M/ I1 \▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面
6 y# C7 z' h: m7 w5 j

% k0 O1 ]; s5 _: M* j- k, L1 s6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
7. 使能 RCC 和 DDR。
8. 配置各外设总线，配置方法与其他 STM32 MCU 相同（也可参考 Help -> Docs & Resources）
# T, b2 c5 g& |. T! L
. W& K- X! ]6 E7 b  e
/ y6 Q' X! x" Y& D' y4 [' B4 B
- `% a7 K* W6 {/ s

▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面


9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
3 r+ O0 K  t! y2 M' P8 o11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。
/ s2 \1 Y' v0 r/ c. L2 ?

▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面


% h0 _0 {. Y8 y8 U9 [1 `8 U2 r12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
13. 若第一次使用，软件将提示是否下载 STM32CubeMP13 开发包，可点击“yes”，软件自动联网下载前述 STM32CubeMP13 开发包。
0 v* q0 O- [+ q- I14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。


$ N) J" ~5 H) F2 @" d; J' `1 X7 G▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面
, W0 G7 v8 ?  n, O
▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面

% z1 g4 m7 P# G▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例
# v) l% q1 L7 i3 m+ C' h
15. 至此，工程框架已生成，可通过 STM32CubeIDE 进行用户代码的编辑、编译、调试。

$ Y9 g) G$ n& n4 R9 Y
. t! [9 v6 P5 r& }5 J3 u* v3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
& S" E- C2 B9 a0 n若已事先通过 ST 官方网站或 Github 下载了 STM32CubeMP13 软件开发包，也可导入开发包中的工程示例代码，从示例代码开始进行项目开发。

$ l/ F' u% G" H这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
% ?' {8 D+ `  g0 s4 l+ S, `项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
; k" b2 U$ {9 t6 j. G$ X8 q/ E1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…

5 F! g. K, J* K0 i% F) m! l$ Z▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单
* R3 x- [8 r. f. Q

4 w9 e) b+ A% J' Z% O, }3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 点击 Next>

: I) N" h( E8 D0 {
▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目
% Y& }+ J3 c$ C8 J

5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
, I  `/ }0 R9 U" i3 E* A0 f7. 点击 Finish，导入 Project

. M  J  I1 G: ]8 [
  D  [4 }+ M3 s- F) b4 Z▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目


8. 工程导入完成。


04 STM32MP13x 工程的在线调试
工程创建完成后，接下来本章节将介绍如何基于 STM32CubeIDE 进行工程编译及在线调试。

+ Y) C" S! |) o, b- nSTM32MP135 内部包含 128KByte SYSRAM，若代码小于 128KByte，可直接运行于内部SYSRAM 中，适用于验证一些简单的外设实例。若代码大于 128KByte，则需要将程序运行于DDR 中。下面将分别阐述。
! Y" r( i/ k7 [
4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
4 r/ j. V  D5 c/ I8 X! `- ]( I仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
1. 首先，将开发板切换到工程模式
/ W5 ?) E/ o  a+ H( D0 b2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link
( X8 F6 e6 r! v% l# O$ \+ N
& t+ q9 m2 k: q- U5 n
▲ 图 14 开发板切换工程模式
2 _  S. L2 s4 u6 X  q" M
! t5 W* l; ^9 w4 g4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。

% K1 e& i( {$ I: u
▲ 图 15 选择编译工程
0 G  N( w/ ~$ g' x" F; g& p

5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application
2 ]( H7 ?  h$ v

▲ 图 16 选择调试项目方法 1
% K& s  u) U5 L* t( o6. 或点击 Debug 图标
7. 进入 Debug Configurations….

2 F2 g4 u7 r! X! V+ i
▲图 17 选择调试项目方法 2

" C6 [1 w* \9 t* [: B& ]
8. 进入调试配置菜单
# ~1 B# W3 S' a& U0 [7 o0 y( h8 u! Z; D
. C6 [3 `- H& y& N) D! [0 I
▲图 18 调试配置页面

% R4 ~9 k5 D2 h7 z) v

& d- U; @, z" m, M0 ^, V
+ F9 G& {0 T8 [# P7 |* z: K  m

9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。
% t- s- N: N7 }, f9 Y) k! K
1 A, r8 m3 X+ L# Z/ z) k* F
# a% y  _9 J; K▲图 19 项目调试窗口

4.2. 在 DDR 中调试程序
: K+ N, |1 O% C3 s4 ~, o当代码量超过 SYSRAM(128KB)的大小时，需要将程序运行在 DDR。这里以 BSP_BasicTemplates 工程为例展示如何开发运行于 DDR 的用户程序、
/ b4 e8 J6 L7 N2 X# I8 z( t
1. 首先，按照前述方法导入项目工程

( F$ {) K: B! h) U2 }# l* n7 Z3 M
▲图 20 导入 Templates 工程


+ C/ Q* T+ z& N7 r5 d# ?2. 打开 C/C++ Build 配置
6 c0 S# J- _, t9 V* L9 K3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
8 ~3 a7 D  B$ J5 D1 n1 v4 Y

▲图 21 使能 DDR 宏

- k: D. @# D6 _, [, L$ k
4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
& K7 a4 ~! w  A5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
; }" Q/ m: n9 v# t+ }: o6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR
, z! A0 w3 z/ \+ ?0 w
0 s" h4 h3 h& F0 U
+ P" [( V8 G2 n! r. }5 o& o6 ?! ?▲图 22 修改链接空间


) k/ R. J; }+ j% ~▲图 23 选择链接文件
4 I8 h" |2 s) I% w! y
2 ?  Y# l  N; y8 F+ s7. 在调试之前需要先运行 DDR_Init 对 DDR 进行初始化
8. 按照前述方法导入 DDR_Init 工程，编译后全速运行一次，并保持开发板不掉电项目路径：\STM32MP135C-DK\Examples\DDR\DDR_Init


% m% _5 G5 s- D  n) O# W4 H/ O▲ 图 24 运行 DDR 初始化
, D4 X- r8 B# {
$ r/ _. d; H$ \3 O, u+ h" S
9 T: V8 z, D  Y  f4 q2 K  g" y9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
2 R9 R  K/ W+ _2 }  b# {3 ?10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
8 j& K+ F5 x' p0 a: h! D9 K" G) p
  \4 j) F4 i0 }% n/ M. c7 E3 }7 ?
4 e1 H( t5 Y+ ]+ M▲ 图 25 修改调试参数

7 A% X+ U9 M: F1 d; o$ k+ F4 |4 q! m
11. 点击 Debug 进入调试
12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置




; [! T" H& A' X9 _' q. B▲ 图 26 在 DDR 中调试工程

4 n% z4 Q: c5 `( `# |
1 j, C9 R9 T# }) t05 从外部 Flash 启动

- [" w7 r/ Q  x+ g5 t, C" ~5 b
% y  f3 A6 D& _& z▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
. ~. |3 W7 N9 x$ L3 [& a* v
从外部 flash 引导 STM32MP13， 一般需要包含两个部分源码。如上图所示，芯片上电后，首先运行内部固化的一段 ROM CODE，ROM CODE 从用户配置的启动器件中寻找 FSBLA，并将其拷贝至 SYSRAM 中，FSBLA 运行后，执行 DDR 初始化及用户代码（CUBE EXAMPLE）拷贝到 DDR 中，最终实现跳转到 DDR 中运行用户程序的目的。

: o- A* p' p( D) I2 ?这里以 SDCard 启动为例，在第三章节中，我们编译调试的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程，即实现了 FSBLA 部分的功能，BSP_BasicTemplates 工程为实际开发的用户项目。完成启动需要将这两个工程生成的镜像文件都烧录到 SDCard 中。

3 j1 k6 p" R, ?( \3 J1 }* v: A• FSBLA 需烧录到 SDCard 的固定位置 LBA128 或 LBA640，ROM CODE 固定从这两个位置寻找 FSBLA。
+ z, @/ w4 [( I, J8 E( q. e• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
" K' i: D! Z! H: R+ A• 如果有烧录过 OpenSTLinux 的卡，需先格式化。原因是 ROM Code 优先从 GPT 分区表中寻找 FSBLA，若分区表存在，新烧录到 LBA128 位置的 FSBLA 将会被忽略。
- F$ w: K$ F3 R& g! o
▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout
) A8 g- z; H3 D
/ Y5 |% o3 t9 N& s( G+ G7 Y  ~% }需要注意的是，FSBLA 和 CUBE EXAMPLE 都需要加入 STM32 Header，才能被系统识别。STM32 Header 是 ROM CODE 加载二进制文件的必要格式，每一个被 ROM CODE 加载的二进制文件都需要在头部添加特定的 STM32 Header。STM32CubeMP13 开发包中提供了ImageHeader 工具，用于为项目二进制文件添加 STM32 Header。开发者不需要深究 STM32Header 的详细内容。
& N. b2 b2 I8 s; ^
, d# J, u* h8 L) k$ |▲ 图 29 STM32 Header 信息
) t/ e& V. B. k! Q4 b7 k
% \" w: m7 e$ `为用户程序加入 STM32 Header，可在工程配置的 post-build steps 中加入如下命令：
“(path_to_STM32CubeMP13
: \- e- U" Y& f5 I* FPackage)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
& H% K& P5 m" O# B3 i"${BuildArtifactFileBaseName}"
4 p6 ]+ v) K1 N% `

重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。

0 @4 c9 n  v( C. h▲ 图 30 添加 Post-build 命令

注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
9 D( l- A5 ?8 f7 T2 r# {7 Y6 C0 N
至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
) F1 H, h( Z* o$ r1. 已添加 STM32 Header 的 FSBLA_Sdmmc 目标文件：FSBLA_Sdmmc1_A7_Signed.bin （即 FSBL）
2. 已添加 STM32 Header 的 CUBE EXAMPLE 目标文件：MP13_BSP_BasicTemplates.stm32（即用户工程）
! q8 u  D( P# W0 w. h; w
0 P) _$ x8 p; r. A/ N  i/ L+ ^烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
; @. h. v. `& C# \- g2 Z\Projects\STM32MP135C-DK\External_Loader，以二进制的方式提供了烧录时需要的两个引导文件，包括：
1.STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32
2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。


+ l7 H- R; h& C7 a  A9 C4 p: }7 u; zOpenbootloader 实现的一套 IAP 应用，执行烧录流程管理。SD_Ext_Loader.bin 工程执行SDCard 设备的实际擦写操作。
2 Q5 T  I2 L' o2 J6 o
2 H8 L) i9 r) c# w# u% o7 C
( V0 }6 U1 w7 e5 k目前，引导设备可支持 SDCard，QSPI NOR FLASH、EMMC 等，若项目开发中需要修改适配不同的存储设备，可联系 ST 窗口获取烧录工程源码。

! i! _' D% Q: H  A将需要烧录的两个文件拷贝到 External_Loader 目录下，与烧录工程的两个文件存放在相同位置，然后修改 tsv 文件。完成后，目录中文件列表和 tsv 文件内容如图所示。

: m6 w( D$ J) j( J9 I, `2 Q, r▲ 图 31 烧录文件列表

▲ 图 32 tsv 文件内容

1 f# x, q9 g& ~* O( P* y1 H  k
接下来，即可使用 STM32CubeProg 进行镜像烧录。可支持通过 USB 或 UART 连接，不支持通过 ST-LINK 连接。这里以 UART 连接为例：
) X  d4 R' D8 x" t. ]1. 开发板跳线设置到 000 并上电
- U7 O: I! M8 O- c$ R2. 连接 MicroUSB 口，查看 COM 号。注意通过串口连接时需要断开 USB OTG
3. STM32CubeProgrammer 选择连接方式为 UART，选择相应 COM 口
4. 点击 Connect 连接
8 z, z3 Z4 R) i
0 D- j/ H5 ^' R9 K+ K8 O
  M0 c* ~( d- ~, |. z! p
5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
( i# E# E7 H. M5 b: o6. 点击 Browse，选择目标文件夹：\Projects\STM32MP135C DK\External_Loader\SD_Ext_Loader
7. 点击 Download，开始下载镜像
6 P' U! h$ d$ U6 _' z" o
2 S/ A7 f/ @) @" @& J& R


  C7 |& o9 O0 q2 Z8. 等待烧录完成
& a7 P# O  i% ~+ T8 v$ C0 T9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
10. 重新上电，即可引导启动

1 `; K  ]( X  C  @% a8 J/ L) r
转载自:STM32
* F0 t7 R* ]/ {$ y% A

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