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。

" V7 I6 v* J0 w+ X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：
4 j2 _! W- x' ]• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
! M4 |: x/ ^" h. K) Z8 d. @) L$ Y: ^" U6 m• STM32MP13x 工程的创建
• STM32MP13x 工程的在线调试
4 n; Q& n/ l' u) u• 镜像烧录及从外部 Flash 启动

6 [# C2 [/ l# F. R: m" U6 Y6 b02 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：
6 f9 k$ L" @3 z  G1. 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）
5 L1 }. c* `! v0 B本文示例基于 STM32CubeIDE 开发调试工具。
1 P/ y3 ~' y& w4 x  z6 L

2.2 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：
1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

6 Y6 [% k+ e0 U; r$ h! a7 f3 c2.2.1. 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：
• 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。
" B# v3 e/ O9 b& l( Y4 ?
$ i! x* C6 Y/ d1 X- b

- t) U1 o+ Z. E6 c4 Y▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架
" y$ h0 \' e+ M5 h, }8 e
2 {1 H: N, h! a6 v% d' O
) b2 z& i) f0 v2 N0 e7 Z" Q2.2.2. 源码目录结构

▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录
, v4 m4 e% |2 Z# r) F) A
( d& p4 E: C- u5 _2.2.3. 开发包支持模块列表
已支持的 HAL drivers :
9 [* @, `. f( z: L• 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
4 ?- [% k' X; v6 o9 V# I
  k# n2 {) u( I) Y已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART

$ g* U# M  \' R' ~" mBSP 与 BSP 组件:
# e9 l% J4 {8 f, l- d• 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
4 h" \9 E1 I6 K9 t' c
中间件程序:
9 v. ]& P5 K! `0 }; q; F• 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,
3 l6 m; u4 X* x6 Q( d! v* lSTM32_USB_Host_Library
5 ]+ S- _, V* I5 A. Q8 K$ N
% k7 z! w/ `) ~6 c$ T, H9 T项目工程:
• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
" a( Z% r+ {# q& n* u; m• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
" h3 }) v8 `: g5 w2 N- u( D• 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。

实用工具:
• 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
! j7 p( k# T+ j* ^$ V5 J
/ K! Q( j: N, ^" x
8 N! T5 [; l0 G$ i/ e- Q03 STM32MP13x 工程的创建
" k' u+ L7 M9 r# s; dSTM32MP13x 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。
+ L( P, g2 K( l+ h' G
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。

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。
1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
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。
7 ~( ?5 o) D+ ?7 }2 A, Q
6 l' Y6 Z* ?4 H7 o6 d
$ M/ F5 e" J) d4 _& h% v▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件


▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型
" K0 c3 n7 k4 @
, ?' V' a8 v) ~$ `1 a) G
& ~; h- f/ A5 }" u4 ]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。


/ c7 h& n5 m) _▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面
! N7 k( c8 p3 |
, H( s$ P9 Y* Z0 k" d- t% T' W
( W$ y6 ^& h# s: [; @6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
1 n. n8 C8 t* A( h6 N7. 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）
* Z: E0 ]& b4 j8 m4 g, d5 t2 w

& @; P; b6 C; s" {( R3 C8 \; h
) Y8 B, u* @0 L3 q% e

▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面


9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
9 d5 `6 W. J7 h: z9 i  J10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。


▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面
# m/ U& w) A3 p) J' a" z5 m# @
: \8 H% N. j, |
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。
/ y" p! w& f; R; F; k$ J6 h! Q, J14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。
7 K. D' J1 u0 r- L; e) @
4 j! `5 M1 l2 X- c1 w
▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面

▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例

+ ?- {5 _9 w; n& j7 X- `& j" D15. 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。


3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
4 |4 }+ z$ k, b5 I8 u) g7 ]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。
7 B* c1 g/ T- }
这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
& M7 M+ t( z  Q% ]( u! c) Z项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…
, h  _; \5 u3 e# ^
2 t7 u# J2 j( b. x▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单


3. 选择 Existing Projects into Workspace
3 W6 ?) d1 \# L/ `4 |& O* L4. 点击 Next>
" Q( U  x7 s4 V
0 N: {+ H( Q0 b# B6 [! ^, R
▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目
( }3 F; h8 _! Q2 a: U% w( ]

5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
7. 点击 Finish，导入 Project
: ?- i& z3 ~! g% N4 K5 v% @6 w
( y1 ~: Y  ]  Q9 D
▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目

) t/ h  V. Q1 A; x
' M" L9 v, p5 P# P$ t/ N8. 工程导入完成。
  r8 @/ S" W2 ~1 Y3 [* r0 i0 @6 I

" ^" D! ?$ ~- }& Q+ [0 }5 ]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。
0 ?4 d% A% D2 r/ j9 J
STM32MP135 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。
% L  B9 Q( _9 s( w% s- V
4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
. ], G% q. F+ }0 s3 f* Q- J% J4 z1. 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
( M. u1 q; A: ?1 C

▲ 图 14 开发板切换工程模式
% U% _5 y6 Z6 O6 J+ J, x- ^% p
4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。

: d: x8 m5 p1 J( I/ l
: x; l9 T& `  ]5 F▲ 图 15 选择编译工程
, }. _. j- i* ^# R' B2 Q" U: M: |' I; n

5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application
/ c2 Q: }/ r4 r3 q4 H
0 o4 p+ @; G5 L
) D; Q# Y, |9 t9 G0 _▲ 图 16 选择调试项目方法 1
6 {0 l1 Q# _; W2 ?! V6. 或点击 Debug 图标
7. 进入 Debug Configurations….

0 Y2 ^7 u0 g3 y2 M8 g; H5 \# D3 b
▲图 17 选择调试项目方法 2
& N" k1 h# M" h, Z8 ^
  f- F' L0 c  d7 ^: R* \) t, N5 N4 h% B/ p
+ S) J7 n# |5 J' _) f8. 进入调试配置菜单

- X9 y1 D# g$ B1 [( z6 \: k
8 ]0 F/ _6 h( H$ }0 K. {: D4 u7 I▲图 18 调试配置页面
2 @  b  F. p3 r3 h( t( L


* V! F. M0 i4 ^! x& H, D- b

& _5 s" u; V, Q
9 f+ _+ t* s: |* g4 f% Q( l9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。


: h! \3 R& T% Q! e, y/ M$ R, Y* E▲图 19 项目调试窗口

& e; y( m& o0 ]4.2. 在 DDR 中调试程序
# `; W; O" o; ]3 v6 h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、

( W$ L! D) H! o5 @4 }0 m- N1. 首先，按照前述方法导入项目工程
1 N5 r& o$ E5 E) [4 p

2 ]4 U1 R8 l) B  m▲图 20 导入 Templates 工程
& C+ \" M8 F5 F$ _$ i& Y

2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
, S+ F' T) s) L7 g* U$ F

8 o2 d( P( ?, B▲图 21 使能 DDR 宏
" X* ~: L4 v' e8 b- H- G

4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
( M6 Q' c6 L# s7 k; A5. 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
; e0 M/ ~9 X# O# C; ?! j
5 f& d4 O( p% r" j2 p8 @; J
▲图 22 修改链接空间


▲图 23 选择链接文件
4 O. V: _0 L5 l; o6 d  V
7. 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
) `2 i& q. B4 u! {5 {6 k

( y5 k  N- A. U2 ^. S# k& w▲ 图 24 运行 DDR 初始化
* x7 e( ]4 _: p- |; M8 c

9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
  B7 X; t' R5 W10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。

  _: W  i! ^; Z
▲ 图 25 修改调试参数

4 p  s& {% ^# v9 \  [0 ?$ @6 m
11. 点击 Debug 进入调试
4 s+ j) j7 D. }+ B7 |0 L) ^12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置
( d& q. `* Q! }3 M2 ]' ?5 K

+ |4 |- j! W; o8 R  J8 i/ f
+ ~" w* y: U( {+ A
  u8 V6 D1 n' B" F▲ 图 26 在 DDR 中调试工程
2 S4 k9 j* x' @& ~" J& {% N

$ S$ g9 B, z) |6 A8 q  _05 从外部 Flash 启动
8 n* M7 G* z. g, E2 [( ^& j

▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
7 o# h6 k* C( L0 k* O! h
* x" g9 t/ V& z2 {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。
- g2 Q* f4 u& ?2 Q7 g- Y. f
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。

4 E- J$ \- k* M3 U5 C• 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。
4 F+ l! i+ S4 Q: M0 E" A• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
• 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。
. W5 \1 {% S+ `# B9 d7 Z% {
& \4 D5 t  ]  t' z- o5 A* \▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout
8 {7 U& j( P" 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。

▲ 图 29 STM32 Header 信息
, }! K4 [+ k: z3 J7 t' X
, I9 V4 }& u9 j2 f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
- H  r0 `# ^6 e; a7 k% wPackage)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
2 f% X4 M$ |& l" m# a! j"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
( g+ `* n* T0 ?0 u2 a- K"${BuildArtifactFileBaseName}"

' J  k6 ^1 [4 O2 }. V* x
+ H" S& j" g5 Y8 w- X% o) O- y3 l重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。
, n  M2 R. ]2 v1 q9 C; i" q
▲ 图 30 添加 Post-build 命令
5 S5 w! {7 |$ N9 b/ {2 V: H
注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。

0 d/ ?. g, {. W  i- s  Y6 M. J- y+ h  n至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
1. 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）

+ D4 X1 X7 C3 {( w- }# J4 G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
2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。
! \+ s2 e+ O! R

, b1 T( ?, M+ Q$ UOpenbootloader 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。
" V2 w5 j5 X# I) n, H3 d
- z0 S% x: M! G8 j" d  L
; u- X- V0 z# U) {* ?, T/ x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。

) z6 r6 o# E$ z) e6 z- }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。
/ P# O$ F; A$ o
2 Y: `9 {1 u* y5 T' G; F▲ 图 31 烧录文件列表

▲ 图 32 tsv 文件内容


8 X2 P7 S9 C/ o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：
1. 开发板跳线设置到 000 并上电
' {# K) F0 o0 [' n  Q2. 连接 MicroUSB 口，查看 COM 号。注意通过串口连接时需要断开 USB OTG
# W% Y  W2 ^7 S: M1 j; L; x3. STM32CubeProgrammer 选择连接方式为 UART，选择相应 COM 口
4. 点击 Connect 连接

  ^" V# @" Y# _7 V; \
# }# h. d1 H5 g9 t% G; F
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
7. 点击 Download，开始下载镜像
: Y( h; |6 |& e$ V


+ e/ \* {! n8 s& M7 z
8. 等待烧录完成
' \, ^. g) y. J1 T) [( @3 r9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
8 j$ N$ K$ Q, l' p! _8 ?10. 重新上电，即可引导启动


% b0 _8 y: f# t/ ]1 p  O7 ?转载自:STM32