1.1   初学者重要提示

1、  关于学习方法问题，可以看附件章节A。

2、  学会 STM32H7相关资源的获取方法，做到心中有数，否则心里老是没底。

3、  关于MDK和IAR两种编译器，推荐都掌握，以其中一个为主，另一个为辅。因为很多时候我们需要参考的工程代码不是自己熟悉的编译器，就会很被动。

4、  相对于F1、F4系列，H7最大的区别的还是MPU和Cache的配置，这两个配置会贯穿整个教程为大家做讲解，而外设的学习大同小异。

5、  H7携带了DTCM和ITCM，ITCM用于运行指令，也就是程序代码，DTCM用于数据存取，特点是跟内核速度一样，而片上的其它RAM主频都是200MHz，所以要充分发挥TCM的性能。

6、  STM32H7系列只有HAL库，没有再配套标准库了，这点要知道。HAL库的优点是配置方便，特别是配合图形开发工具STM32CubeMX时，缺点是源代码稍显臃肿，封装的有点多。

7、  这几年涌现出好几款非常棒的调试工具（如Event Recoder，SEGGER RTT），教程的后面章节会为大家做讲解。

1.2   开发环境说明

1、  IDE：支持两种IDE开发环境，MDK和IAR

        a.  MDK推荐使用MDK5.26正式版及其以上版本。

        b.  IAR固定使用IAR8.3版本，由于IAR向下兼容性稍差，其它版本未做支持。

2、  调试器使用JLINK，CMSIS-DAP，ULINK或者STLINK均可。

3、  配套开发板是安富莱的：STM32-V7开发板，MCU是STM32H743XIH6。

; s- O) \4 L% @

1.3   STM32H7和F1，F4系列的区别

使用STM32H7跟F1，F4系列的区别。

1、  最大的区别H7是多了一个L1 Cache一级缓存，这个缓存在为低速存储器带来加速的同时，也为程序设计带来了一些问题，其中最为主要的是数据一致性问题。

2、  STM32H7的自带外设比较之前的任何STM32型号都要生猛，算是大换血了，换了ADC，DMA，USART等重要外设，性能比之前要强劲很多。比如ADC换成了3.6Msps 16位分辨率，DMA支持任意互联了，USART也支持波特率自适应。

3、  到了STM32H7系列，ST官方仅提供了HAL库，没有再提供标准库，而对于F1，F4系列，标准库和HAL库都是有的。

4、  F1是M3内核，F4是M4内核，而STM32H7是M7内核，从编程的角度来说，几乎没有区别。

9 c" q& z  o, V& t( _: r7 @

总的来说，主要有上面这四点不同，其它地方与使用F1，F4系列是相同的。

1.4   STM32H7开发资源查找

学习一款新的芯片，需要大家从官方获取两方面的资料，一个是相关的技术文档，比如参数手册、数据手册、应用笔记等；另一个是软件包，官方在软件包中提供了外设驱动库和基于此库的大量例程。

1.4.1      开发文档

学习STM32H7主要下载哪些相关手册呢？主要有以下几个，这几个手册是我们经常要使用到的，不光学习STM32需要这类手册，学习FPGA、DSP也是这些类型的手册，熟练查阅和使用这些手册也是电子工程师必备的知识之一。

4 `9 g" o* X9 _7 P4 n

参考手册（Reference Manual）

对芯片每个外设的具体描述和功能介绍，比如我们要查USART，SPI，DMA相关寄存器和功能的介绍就可以使用这个手册。

) G2 e5 p  z1 k/ R4 Y6 K

数据手册（Data Sheet）

在我们要画PCB的时候用到这个手册的情况比较多，这个手册上面有关于这个系列芯片的引脚定义、电气特性、机械封装、料号定义等信息。

4 j" t7 J$ B6 }2 I, U0 O6 |- V

勘误手册（Errata Sheet）

描述了芯片某些功能的局限性，并给出解决办法。这个手册也比较重要，有时候我们觉得有些地方调试老是出问题，就需要查找一下，看看是否是硬件bug。

闪存编程手册（Flash Programming Manual）

芯片的片上Flash操作指南，比如芯片的擦除，编程，闪存读写保护，选项字节信息等。

/ a) A7 H, x3 ~

内核编程手册（Cortex-M Programming Manual）

对内核的系统控制块的介绍。这个手册有时候也要用到，比如我们需要了解NVIC和SysTick相关的寄存器，就需要使用这个手册。这个手册可以在ARM官方网站下载，也可以到ST官网下载，区别是ARM官网下载的手册是通用的，而ST的是针对自家芯片做的。有时候在参考手册上面找不到相关寄存器的信息时，就需要用到这个手册。

应用笔记（Application Note）

针对不同应用主题的描述性文档，部分笔记还会有配套的固件例程。应用笔记的重要性不言而喻，很多时候官方对一些应用做出了解决方案，都会以应用笔记的形式发布。

; r/ h+ t9 g; f  \3 e

用户手册（User Manual）

一般是对某个软件库的说明文档。

/ S% N" c% _5 t" Z9 K" {. G! B; E

Cortex-M3/M4权威指南

这也是非常重要的参考资料，对于有兴趣了解M3/M4内核的同学，这个资料相当重要，了解了内核才能更好的利用M3/M4。虽然是STM32H7是M7内核，大部分内容跟M3/M4都是一样的。

了解了这些手册的作用以后，我们学习如何在官网上面查找这些文档。前几年ST官方升级后，通过页面超链接的方式查找非常不方便，当前推荐直接在官方右上角的方框里面检索即可，比如使用的是STM32H7，直接输入STM32H7检索：

第1步：进入ST官方地址www.st.com，右上角输入STM32H7检索。

第2步：检索后会弹出所有STM32H7的芯片（随着时间推移，会增加新型号）。

第3步：比如我们用的是STM32H743XI，点击进入第2步截图中的STM32H743XI选项即可。进入后，所有的相关资源就都在这个页面下了。

基本上大家所需的开发文档都在这个页面下了。

1.4.2      软件包

通过上面小节整理完毕相关文档后，就是STM32H7软件包的下载了。软件包也比较好找，同样推荐1.4.1小节的方式。

第1步：进入ST官方地址www.st.com ，右上角输入STM32CubeH7检索。

第2步：检索后会弹出STM32CubeH7的软件包选项。

第3步：进入STM32CubeH7的页面地址后，就在页面的最底端看到这个软件包了（随着时间推移，版本会不断更新）。

第4步：点击按钮“Get Software”后，弹出如下界面

点击ACCEPT进入下面界面：

点击Login/Register

通过上面四步就获取了STM32H7的软件包。软件包的目录结构如下：

4 ^" y" V, `+ @% m" c+ R8 s+ m

1.5   HAL库介绍

HAL库就包含在大家下载的STM32CubeH7软件包里面。软件包的框图如下：

HAL库全称Hardware Abstraction Layer，即硬件抽象层，其实就是STM32H7的外设驱动包。代码文件位于路径：Drivers\STM32H7xx_HAL_Driver。如下是部分截图：

单从人性化角度，这些外设驱动写的还是比较用心的，特别是每个C文件开头的使用说明。比如文件stm32h7xx_hal_gpio.c开头的说明：

1. 1=====================================================================
   ! e: R5 o8 z5 U! t/ a' f, k
2.   2
   - a1 h5 L& Q& W, i/ M+ ?5 I
3.   3                     ##### GPIO Peripheral features #####
   
4.   4
   
5.   5======================================================================
   
6.   6
   $ e  q: k# e+ x7 N6 m% R
7.   7   [..]
   0 ^, I8 v9 j* o+ s# I, X% ^' C/ S
8.   8
   
9.   9   Subject to the specific hardware characteristics of each I/O port listed in the datasheet, each
   
10. 10
    & w# \6 R# h. U! {; M
11. 11   port bit of the General Purpose IO (GPIO) Ports, can be individually configured by software
    
12. 12
    
13. 13   in several modes:
    
14. 14
    
15. 15   (+) Input mode
    1 h& b- d2 J3 h* I" b9 `
16. 16
    
17. 17   (+) Analog mode
    2 }$ Y5 y2 Y" M" j
18. 18
    
19. 19   (+) Output mode
    
20. 20
    3 f- c) d2 @7 c- x; _" D4 m
21. 21   (+) Alternate function mode
    # ~* N4 S; @) }0 c& E5 X9 O$ x& |
22. 22
    
23. 23   (+) External interrupt/event lines
    
24. 24
    $ Z+ X# H# t1 @7 J) J1 n
25. 25  
    
26. 26
    
27. 27   [..]
    
28. 28
      ^8 J$ b  N5 q+ V+ w% E8 d
29. 29   During and just after reset, the alternate functions and external interrupt
    
30. 30
    # N2 F/ ], m/ s7 i+ s2 ]7 `
31. 31         lines are not active and the I/O ports are configured in input floating mode.
    0 @; c  `8 p" u& n
32. 32
    ( p0 F7 A6 n4 u
33. 33     
    
34. 34
    
35. 35   [..]   
    
36. 36
    % ~; c; `: L2 e) @0 n' d( o! |
37. 37   All GPIO pins have weak internal pull-up and pull-down resistors, which can be
    
38. 38
    " k: q5 q7 G1 H* I. u5 M
39. 39         activated or not.
    : ?7 z0 y& n) I5 w0 l' l; J6 |
40. 40
    
41. 41  
    
42. 42
    ! T! k: f' \* p$ x/ l7 _" F6 K5 A
43. 43   [..]
    
44. 44
    
45. 45   In Output or Alternate mode, each IO can be configured on open-drain or push-pull
    - r, V  [( b& f- F
46. 46
    1 c* b/ q) V9 y, b0 k
47. 47         type and the IO speed can be selected depending on the VDD value.
    ) t' Q+ G4 }0 B1 I/ C$ P  D" F2 r
48. 48
    * A% {8 R$ ^) z: m4 o# t
49. 49  
    
50. 50
    ' B% ^% A3 B0 Z- Q/ ]
51. 51   [..]
    & C. \, @5 J/ E5 i* I; Y, h) m% I
52. 52
    
53. 53   All ports have external interrupt/event capability. To use external interrupt
    
54. 54
    
55. 55         lines, the port must be configured in input mode. All available GPIO pins are
    $ ^- T  L' ]) ~! O( p# `
56. 56
    
57. 57         connected to the 16 external interrupt/event lines from EXTI0 to EXTI15.
    
58. 58
    # G) K- G" R' V
59. 59  
    ! R9 O; v9 `4 j4 K0 f
60. 60
    2 H" i# R+ T# W8 o, m
61. 61   [..]
    
62. 62
    
63. 63   The external interrupt/event controller consists of up to 23 edge detectors
    3 H9 a5 y  M/ l* f" b9 F
64. 64
    
65. 65         (16 lines are connected to GPIO) for generating event/interrupt requests (each
    
66. 66
    
67. 67         input line can be independently configured to select the type (interrupt or event)
    ' |5 a% B, V! g. w( K# n3 L
68. 68
    7 j! P' T- Z' J
69. 69         and the corresponding trigger event (rising or falling or both). Each line can
    
70. 70
    ; B' C) U" k' `0 c6 i
71. 71         also be masked independently.
    ' l  Q* ~- p. u# U2 ?
72. 72
    
73. 73  
    $ Q) Q6 h- b, C4 X" F* P. M1 u
74. 74
    
75. 75                      ##### How to use this driver #####
    
76. 76
    ( M, u0 E+ J' N5 L& ]1 P
77. 77   ==============================================================================
    
78. 78
    
79. 79   [..]
    , m" B: B% B/ [& U# X% F5 s9 T
80. 80
    , X# v8 I1 F! K/ I- S
81. 81     (#) Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE().
    * l* i  E, L. v
82. 82
    
83. 83  
    
84. 84
    7 [9 T# E0 x1 l& z3 \
85. 85     (#) Configure the GPIO pin(s) using HAL_GPIO_Init().
    
86. 86
    $ B0 Q0 P0 d5 _
87. 87         (++) Configure the IO mode using "Mode" member from GPIO_InitTypeDef structure
    . W% J, m+ M  `7 z* z
88. 88
    + W0 q* ?. B" N% A3 m; S9 k$ Z  p
89. 89         (++) Activate Pull-up, Pull-down resistor using "Pull" member from GPIO_InitTypeDef
    
90. 90
    - N# b: }, O7 ^( H" B
91. 91              structure.
    7 E: H' b( ^- D6 H9 ^
92. 92
    
93. 93         (++) In case of Output or alternate function mode selection: the speed is
    5 p4 J! i1 P/ a
94. 94
    
95. 95              configured through "Speed" member from GPIO_InitTypeDef structure.
    5 B( q4 w% S, S1 |; ~5 L" x( t
96. 96
    
97. 97         (++) In alternate mode is selection, the alternate function connected to the IO
    9 e1 o: H7 n2 x5 K$ |9 N$ H$ Q
98. 98
    + d* B8 ]0 S0 @! h
99. 99              is configured through "Alternate" member from GPIO_InitTypeDef structure.
    
100. 100
     8 y, T" t4 J, F( m* {
101. 101         (++) Analog mode is required when a pin is to be used as ADC channel
     
102. 102
     ! B  F8 m* Y& E% t1 N
103. 103              or DAC output.
     
104. 104
     
105. 105         (++) In case of external interrupt/event selection the "Mode" member from
     
106. 106
     + h8 }; ~+ T: J4 `; V! F& _
107. 107              GPIO_InitTypeDef structure select the type (interrupt or event) and
     
108. 108
     
109. 109              the corresponding trigger event (rising or falling or both).
     6 j1 k4 t4 f/ _8 J8 e
110. 110
     
111. 111  
     
112. 112
     
113. 113     (#) In case of external interrupt/event mode selection, configure NVIC IRQ priority
     1 Z9 }2 X( b! ~% R; I
114. 114
     
115. 115         mapped to the EXTI line using HAL_NVIC_SetPriority() and enable it using
     % F0 p: a& S0 P9 s- y' j  {  Y" W4 v+ R& A
116. 116
     9 a  R! Y( F/ d7 k( d! |
117. 117         HAL_NVIC_EnableIRQ().
     ! o7 b9 F; ~9 Z3 X4 K2 Z
118. 118
     , y9 C5 P0 U4 {) g, p, q" I4 R. m. g
119. 119         
     
120. 120
     
121. 121     (#) To get the level of a pin configured in input mode use HAL_GPIO_ReadPin().
     - b; }% l0 G5 I6 [
122. 122
     
123. 123            
     7 T) d! P) @" f: `& V
124. 124
     
125. 125     (#) To set/reset the level of a pin configured in output mode use
     
126. 126
     
127. 127         HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin().
     
128. 128
     ( N  e% j. a/ K# e" h9 c
129. 129                 
     
130. 130
     
131. 131    (#) To lock pin configuration until next reset use HAL_GPIO_LockPin().
     
132. 132
     
133. 133  
     
134. 134
     * H) b. j4 i7 V: w* \
135. 135                 
     " e9 M) q, @2 S, h
136. 136
     # I( ^) O- f& O. F
137. 137     (#) During and just after reset, the alternate functions are not
     
138. 138
     . |. \4 \: f/ y& ~" q
139. 139         active and the GPIO pins are configured in input floating mode (except JTAG
     & \- p6 ?7 c" c  X9 O) z4 S- r# O* i. y
140. 140
     
141. 141         pins).
     1 T# X8 S; C, w
142. 142
     
143. 143  
     0 z; F" N: e# p5 t; w9 w
144. 144
     ; [% R# i; m9 H. c
145. 145     (#) The LSE oscillator pins OSC32_IN and OSC32_OUT can be used as general purpose
     : G# h. C  N  S
146. 146
     4 T* v+ g( @* o9 q' _  I
147. 147         (PC14 and PC15, respectively) when the LSE oscillator is off. The LSE has
     + X0 N( r) Q; c. `; N5 `( O
148. 148
     
149. 149         priority over the GPIO function.
     ' g) j- T! ?$ \" F2 C; l
150. 150
     
151. 151  
     
152. 152
     
153. 153     (#) The HSE oscillator pins OSC_IN/OSC_OUT can be used as
     3 c3 K. ^. Q: ^  X( S
154. 154
     1 m: n6 W9 u4 B3 O! o$ _8 ^
155. 155         general purpose PH0 and PH1, respectively, when the HSE oscillator is off.
     
156. 156
     : |2 n/ T1 e; ~9 \9 t7 C; V
157. 157         The HSE has priority over the GPIO function.

复制代码

; l, R3 G3 R8 M/ a- U6 i. d! q

HAL库的使用方法跟之前F1，F4系列的标准库差不多，只是HAL库封装的稍显臃肿。事情都是两面的，代码臃肿了，易用性会好些。

1.6   CMSIS软件包介绍

CMSIS（微控制器软件接口标准，Cortex Microcontroller Software Interface Standard）是ARM官方设计的驱动包，框图如下：

ARM推出CMSIS软件包意在统一各大芯片厂商的外设驱动，DSP数字信号处理，下载器和各个主流RTOS的API统一。几年下来，各个厂商一直是各自为战，所以CMSIS的驱动一直没有被各个芯片厂商采用。而且ARM做得也不够完善，没有ADC、DAC、定时器之类的外设驱动。

这两年情况好了不少，特别是ARM为ST做的CMSIS-Driver明显完善了很多。针对我们这个教程来说，当前还用不到这些东西，主要用到CMSIS软件包里面的如下头文件即可（不同版本，截图中的文件可能不同，这个软件包是一直在更新中的，下面的截图的版本是V5.3.0）：

7 L) x; D- F& w4 t7 L, r

这个软件包可以在三个地方获取：

1、STM32CubeH7软件包里面。

每个版本的Cube软件包都会携带CMSIS文件夹。

2、MDK安装目录（下面是5.3.0版本的路径）。

大家安装了新版MDK后，CMSIS软件包会存在于路径：ARM\PACK\ARM\CMSIS\5.3.0\CMSIS。

3、GitHub。

通过GitHub获取也比较方便

当然，也可以在ARM官网下载，只是这两年ARM官网升级得非常频繁，通过检索功能找资料非常麻烦。所以不推荐大家到ARM官网下载资料了。

下面为大家简单介绍下CMSIS软件包里面这几个文件夹：

Core

Cortex-M处理器内核和外设的API。 它为Cortex-M0，Cortex-M0 +，Cortex-M3，Cortex-M4，Cortex-M7，Cortex-M23，Cortex-M33，SC000和SC300提供了标准化接口。 还包括用于Cortex-M4，Cortex-M7和Cortex-M33 的SIMD指令。当前这个文件下只有一个示例文件，还用不上。

$ p# g; T( ]* V

Core_A

同上，只是用于Cortex-A5/A7/A9。

& G3 f# }5 S9 m) t

DAP

这个是ARM官方推出的下载器固件，也就是大家所说的CMSIS-DAP下载器。

+ j- R/ J# L4 T# K8 P( Z

Documentation

这个是CMSIS软件包的Help文档，打开后效果如下：

" r. }; Z+ Q  i% f; z" `

Driver

这个是ARM做好的驱动框架，支持的外设如下：

针对不同厂商，ARM会出一个完整的驱动包，比如STM32H7系列，在MDK安装目录的此路径下（前提是大家安装了STM32H7软件包）：ARM\PACK\Keil\STM32H7xx_DFP\2.1.0\CMSIS\Driver。

ARM做的这个驱动跟HAL库有什么区别呢？ARM做的这个库要调用到HAL的一些API，然后封装了一些比较好用的API，方便用户调用。

DSP_Lib

这个是ARM提供的DSP库，此库支持以CM0、CM3、CM4以及CM7为内核的所有MCU，含源码。

9 e' u- e' p7 F9 F4 Z1 d) @

Include

这个文件比较重要，虽然是头文件，但是封装了很多内核方面的API，是大家工程里面务必包含的路径。

Lib

这个文件是GCC和MDK格式的DSP库文件。

$ l2 K2 G: ^& `" u8 n2 z

NN

这个是ARM新出的神经网络库，框图如下：

Packs

这个文件没什么用，大家不用管。

RTOS

这个是RTX4以及CMIS-RTOS V1封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。

5 w, M: n# [4 E3 Q

RTOS2

这个是RTX5以及CMIS-RTOS V2封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。

SVD

SVD的全称是System View Description，系统视图描述。对芯片的外设、存储器等进行了详细描述，编译器要用到这个文件，不同系列芯片有不同的SVD文件。以STM32H7为例，在MDK的option选项里面可以看到以svd为后缀的文件被调用。

Utilities

这个文件里面提供了一些实用的小软件或者文件。

, D- j( Y) V) F. s! \

关于CMSIS软件包就为大家介绍这么多，后面用到哪个文件时，再为大家详细介绍。

1.7   STM32CubeMX开发平台

STM32CubeMX是ST在2014年推出的图形开发软件，方便用户配置时钟、外设、引脚以及RTOS和各种中间件。整体框图如下：

通过这个图形软件，可以让大家方便地生成工程代码，支持MDK，IAR，TrueSTUDIO等编译器。针对STM32CubeMX的使用，后面会专门做几期专题教程。

1.8   STM32H7调试方法

STM32H7的调试方法主要分为两大类：

1、MDK和IAR编译器自带的调试

    MDK调试方法在第5章进行了详细讲解。

    IAR调试方法在第7章进行了详细讲解。

2、终极调试组件Event Recoder的使用方法。

    在8章节进行了详细讲解。

1.9   STM32H7出现硬件异常的解决办法

大家做项目时，经常会遇到硬件异常问题，所以专门为此做了一个章节（具体在11章节进行了详细讲解）。

1.10 总结

本章节就为大家讲解这么多，建议初学者花些时间对 STM32H7的开发文档的章节结构了解一下，随着以后的学习最好可以达到熟练查看这些开发文档的程度。