01 引言
STM32MP13x 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。

6 ]6 U2 z0 T7 Y$ P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：
• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
• STM32MP13x 工程的创建
• STM32MP13x 工程的在线调试
3 x; b: O& v7 B0 x• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
# p  d3 d. r5 `6 O
02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
2.1 开发工具及环境
STM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
1 q& b+ _2 \/ `1 Z/ E1. 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）
( _$ {: V8 U& m. j0 f1 y2 Z% `3. 开发调试工具：IAR（版本大于 v9.50），或 STM32CubeIDE（版本大于 v1.14）
* x% A' r( W# X' Y0 i1 O! I本文示例基于 STM32CubeIDE 开发调试工具。


: p! g. A" |- w+ N% D0 h. J  i2.2 STM32CubeMP13 开发包
& E  a$ D: l# O3 I+ FSTM32CubeMP13 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：
6 y4 Z4 w4 {# _- [8 m) N1. ST 官网下载链接
, U7 |# Y. D0 q2 ~: i2. Github 仓库链接
+ O+ z) \# F9 n3 B. M! t3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

! \: u, w4 y0 E5 W# v5 w2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
) @) S# p4 P) j% Z; MSTM32CubeMP13 开发包运行在 Arm® Cortex®-A7 处理器上，由以下三部分组成：
• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
• 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
除此之外，还包括一些工具助手等。
; g# o. l, Z; t. m; ^  F

% t! y. I4 K, i& a
▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架
7 k* W& ?. o( u! W, [
# Z$ {- a" r" {( ^& H* w' f, e. n
2.2.2. 源码目录结构
$ n3 f0 _; w! C$ R# O
▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录
5 j) a0 C5 K: I1 {' o. n
2.2.3. 开发包支持模块列表
8 i+ a2 L+ Z' V8 x已支持的 HAL drivers :
  K; |6 L: J& z# H" L8 `: ~$ B, k• 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
+ q! b- U8 h" _! e
" G2 L6 O# j/ ~! Z; Y$ S已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART
6 {6 E% i5 Y% b& V6 M( s: V
1 h6 z. s* g+ q1 lBSP 与 BSP 组件:
' u3 B, J* i; D$ S( |• 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

! I6 K, l; L/ L3 I中间件程序:
• 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:
• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
! N% @6 I3 V1 L3 G• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
1 l9 v2 F0 N, p6 t• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
• Template: 板级工程应用框架。

5 M6 H" \/ d; Z" |$ E  ~实用工具:
- ?; Q+ @  g5 q7 p* `1 x• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24

' H) {8 r% X4 `/ q) X
03 STM32MP13x 工程的创建
STM32MP13x 工程创建，可通过以下两种方式：
1. 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。
2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。

3.1. 从 STM32CubeMX 创建工程
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。

. C7 R8 c5 ~: g! b. v2 B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。
% e+ }: U, E# ]1 L0 u7 [0 o( c1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
: |* h! H3 h6 F- W8 \2. 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。


▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件


( e$ }. p8 y/ f: T▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型


( _$ y( J" [8 i4 r' K4. 切换到 Project Manager 标签页，输入工程名称。
" E+ Q7 L( i1 K/ }5. 在此页进行项目选项配置，可保持默认。


▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面

; X2 R! W  I: L: G' U
6 Z$ }+ w, x1 {6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
9 V" b' i1 S$ v4 \$ l% G+ w* [+ T7. 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）
$ E* @4 h$ w$ |. H
0 p6 ~) l5 K( D
- x7 c% A9 B# I. ?1 i1 l

2 W* g! A/ i0 S9 C0 X: Q
* ?: \8 W& \" g- E) l, C. d▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面
- k3 L1 `8 `4 k6 h
3 U  M0 Z: X* B* w) ^- w5 l6 C
9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
& D+ k) i' Y9 y  W4 u10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
* [  p7 n9 l' Z11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。
9 R9 _, R: U2 O
9 ~$ M( t! u) k  z! O2 G- Z4 G
: q& ]2 h9 D2 B+ Z▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面
: |* e; k2 l  N

12. 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。
14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。
8 K! n2 \8 l' L+ N0 r. }9 i

▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面
1 d6 _/ f& `+ t
( P- T2 _8 d4 c/ d# F1 E& Q▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面
5 ?  _8 U/ a" o/ l( Y
) E4 ^  g; c7 ?8 w▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例
4 _* N3 m, y9 \! s" q" j0 n
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。
1 S( t/ z/ b8 K3 m+ W

3 l" O2 d# U* ^7 D3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
) K' d+ C- c5 S' P- `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。

5 f9 R. [4 k& x' i. h这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…
9 C! s' C+ Y# y5 N( B( l, e. P5 u
+ }9 J' q0 k  S" G( u# j+ k▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单

. w% T) L0 _9 a. A- E
5 O0 l% S/ H# i# x, C4 V3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 点击 Next>
$ h1 w" \( I' H. c, `
1 m: H: u# b. c/ x: P# M
  }6 k/ [& A" Z* j, Q▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目


# J/ b! m2 U8 d* U4 m& e5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
, w% B3 D. ?, [% D8 ~3 v7. 点击 Finish，导入 Project


▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目
3 `2 j" j, `" i  g9 ?9 Y  b& F6 n

3 O8 {$ \. w. L. T0 i: R; l8. 工程导入完成。

% ]& g- p8 q3 p9 |# a
  y" O+ A& b; ]6 s" n& m/ ]) e7 _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。

& ]- X4 I. w% B4 xSTM32MP135 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。

4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
, B0 ?1 H8 U& m7 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
2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link
. @# W: U: M9 c

  a8 D6 b% A  `0 m: |▲ 图 14 开发板切换工程模式

+ h6 c4 z, R7 Z( A# S( {& P5 m3 C: ]4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。
& R) j6 G& ~7 M; _3 }* G

/ l4 x+ v$ |+ d8 l( n▲ 图 15 选择编译工程
7 y$ F% G. o) e3 N+ A

5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application


* e% [% R8 C9 w; M4 h% p▲ 图 16 选择调试项目方法 1
7 b% Y  |% Z# X" R1 V) f& ]6. 或点击 Debug 图标
7. 进入 Debug Configurations….

5 m$ Y5 a, a& Z! B
▲图 17 选择调试项目方法 2
) T  J' R& R2 s1 a1 n( v0 H
# S+ Z9 {  `% J3 S1 t6 t+ I6 Y
2 D6 _: I4 i, j8. 进入调试配置菜单

3 H4 p: R' J, u9 _: V
▲图 18 调试配置页面

$ s0 b/ ?& V: B/ [



: @1 e- P% @" m0 s
9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。


▲图 19 项目调试窗口

4.2. 在 DDR 中调试程序
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、

1. 首先，按照前述方法导入项目工程


/ N! J5 \  V0 ?▲图 20 导入 Templates 工程

- Q& F' \9 G) G, L! p) f, d9 @
2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
* P& n) X, N# x$ T
( A4 S& h0 B" G" O& Q9 N  {
▲图 21 使能 DDR 宏
2 _/ O# R' n& F6 N

4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR


▲图 22 修改链接空间


& ~2 }7 {$ @, E( N: u4 G▲图 23 选择链接文件

" G* Z3 {9 S7 L; P' l6 `7. 在调试之前需要先运行 DDR_Init 对 DDR 进行初始化
4 S0 U. k2 K; K- M: v8. 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

1 `8 Q" n; P( U
2 T. O0 U/ V# Z- {3 H( B1 l6 x▲ 图 24 运行 DDR 初始化
( w# q. F( y7 [5 A9 V2 O" C& O$ X" P

  P7 z' g  p; I5 F6 i% x3 ?4 p9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
' D' j) E- y4 k- R- F" @% t
) ?2 D( \% ~; y4 y; D' f
+ \: l0 O( s3 D) P1 I4 c9 j* d  ]4 _4 i▲ 图 25 修改调试参数

* z) {! G7 t2 u: ^7 L
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


7 S# r4 ?; Z* L2 u
2 n7 r% Q! i0 }& O/ i; o: |
▲ 图 26 在 DDR 中调试工程

  x: i" [$ l: y
05 从外部 Flash 启动
2 n* A8 f' C# K

! H, Q  P5 p* j5 {6 w3 ?▲ 图 27 STM32MP13 启动流程

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。
; |# C2 R5 ^$ `6 h
3 S+ M  O6 Z$ r# j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。
1 m9 e, S& [% m, }
, g2 u& ?  q: D3 ]" f$ |• 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。
• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
, {. y% P. E4 o. |9 W; P& d• 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。

▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout

' S' E5 U; K4 Q! K0 z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。

▲ 图 29 STM32 Header 信息
0 K& V+ _& o" ]# U
! B9 S6 `3 W* f2 A) w* j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
) Z; x2 F3 L* `Package)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
( B+ E! s0 c/ ?+ R"${BuildArtifactFileBaseName}"
) m, [, z2 s; V- F
* A4 H( m2 J6 p; `/ W
重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。
$ m: R0 R0 r% r$ V
  z8 \. f  g# P) e8 ~# s/ @▲ 图 30 添加 Post-build 命令

注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
+ b( `3 N& A% e" T: f
5 W* v# ^6 J% u0 ?, e, u: p至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
4 C, d- l1 a" |; |* n9 R1 m7 s1. 已添加 STM32 Header 的 FSBLA_Sdmmc 目标文件：FSBLA_Sdmmc1_A7_Signed.bin （即 FSBL）
" ?) W, J/ m/ X" _, v, J1 {6 N8 a6 K2. 已添加 STM32 Header 的 CUBE EXAMPLE 目标文件：MP13_BSP_BasicTemplates.stm32（即用户工程）
7 N7 D* f5 H( [5 `
烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
\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
  @" j8 A5 L, b& u2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。
) e& f( J1 Z$ B8 H6 v
- s( E. u1 X. T; T
Openbootloader 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。

& n7 @* r/ m0 f: g
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。
; g* I8 M( `( @% j1 g1 R7 h7 g
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。

% N1 H5 M/ [* Y3 R; }0 S▲ 图 31 烧录文件列表
5 Q7 I& i( ~7 b, ?( H& v6 k" J- S
▲ 图 32 tsv 文件内容
' W1 [2 j/ ~# G0 u1 C0 _# f3 j$ T2 @
( H, Y, C+ m! s  O/ B
/ m: N+ v/ e& e/ ~5 @1 ^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：
2 f  G% T  M0 {8 c) x# \6 d4 {1. 开发板跳线设置到 000 并上电
8 C* [( b: V+ x% g( z- J0 ^. M! X3 ~: @2. 连接 MicroUSB 口，查看 COM 号。注意通过串口连接时需要断开 USB OTG
# m6 R  G! \- ^6 B, h  Y3. STM32CubeProgrammer 选择连接方式为 UART，选择相应 COM 口
4. 点击 Connect 连接
: J" r$ [: M6 d
  h  O) b/ j) o+ P- W9 V& F/ _
: _- n" O& H3 M5 e! }
5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
6. 点击 Browse，选择目标文件夹：\Projects\STM32MP135C DK\External_Loader\SD_Ext_Loader
2 m" a) ]: P6 x7. 点击 Download，开始下载镜像

( H/ L8 L. l. h/ S5 @0 R. `


8. 等待烧录完成
! V( a" }( o; y0 H7 A- Z/ u9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
5 i. F' `/ R# ]( V% T2 Z9 H10. 重新上电，即可引导启动


转载自:STM32
6 y8 s: V" O9 N% h