STMCU-管管
发布时间：2020-5-27 10:19
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STM32Cube 家族的软件工具，从选型到开发/调试，到代码二进制烧录，选项字节操作，到运行监测，覆盖了全部的开发过程。它们各自有功能侧重，也有功能重叠，但是合在一起，就提供给STM32开发者，一个无缝的开发平台。 : M ?: g, ]2 H% p' Y
前面三个，STM32CubeMX，STM32CubeIDE、STM32CubeProgrammer，更加偏向开发的通用性。即，无论你的应用使用哪颗STM32系列，用于什么开发，都会用上的工具。 . G, _6 y8 M c/ Q& i% |其中STM32CubeMX年岁最久，也是被最广泛使用的。它集成了芯片选型、引脚分配和功能配置，中间件配置，时钟配置，初始代码和项目的功能。 STM32CubeIDE，是今年4月份最新推出的，ST原厂开发和支持的IDE。一方面它继承了以前Truestudio的那一套基于Eclipse CDT 开源框架的开发、调试环境，支持众多Eclipse插件、拥有更高级的代码检阅、调试功能；一方面，把STM32CubeMX给集成了进来，作为和其他厂家IDE最大的一个区别亮点。 虽然CubeIDE可以在开发过程中，把代码烧写到STM32中进行调试，但是对STM32的片上闪存、片外闪存，选项字节的各种读、写、擦除操作，支持最到位的还是属STM32CubeProgrammer。 其中STM32CubeMX和STM32Cubeprogrammer，出来对所有STM32芯片系列，和所有应用的通用支持之外，还有一些对特定应用的支持，比如STM32Cube.AI就是基于STM32CubeMX的插件功能，来把训练好的模型部署到STM32上；还比如在安全固件升级和安全固件安装，即SBSFU和SFI操作里，STM32CubeProgrammer就启动了代码加密，HSM实例化等功能。 - o* l4 ^" S% D* G7 C# i. y; Q因此，前三个工具，除了它们的通用性外，还有应用相关的特性。 后面三个STM32CubeMonitor的变种，一个是RF，专门支持STM32的无线系列，现在是STM32WB产品。包括做用户应用、RF stack，FUS本身的OTA，测试两个WB板子之间数据收发误帧率，对BLE和OpenThread设备，收发ACI命令，进行快速的应用原型开发。 5 y( |- N0 m( {* C7 V. q第二个，UCPD是专用于配置、监测、和分析TypeC和Power delivery应用 第三个，Power，用于低功耗测量的，需要搭配ST的PowerShield板工作。显然后面三种PC工具，都是和具有应用相关。 我们在第一期的介绍中，不会具体来讲某个工具如何使用，而是给大家一个总的picture，让大家知道我们的STM32Cube 工具有哪些，分别是做什么。具体工具的使用，我们会结合具体芯片上的某个主推应用来在后续几期来讲解。 ) h- D5 b& T$ K( K" {; ^通用功能 一、STM32CubeMX通用功能：从选型到初始工程建立 ( I# e& w" t- B我们先来回顾一下STM32CubeMX的通用功能。以2019年7月，刚刚推出的STM32CubeMX版本5.3为例。 
STM32CubeMX集成了STM32Finder，因此可以在此进行芯片的选型或者评估板的选择。在MCU/MPU选型的页面，除了经年常用的根据内核、产品线、外设、flash/ram存储空间大小，筛选目标芯片之外，随着STM32对GUI和AI的支持，根据所用AI模型，压缩比；根据GUI应用中要支持屏幕的像素尺寸、所采用的存储功能拓扑结构，都可以作为目标芯片筛选的输入参数。MCU交叉选型，是最近新添加的功能。 当要把手中存量的非STM32项目切换到STM32平台，这个功能可以帮助你选择合适的STM32芯片来替换当前芯片。 GUI和AI选型，我们会在对应的GUI和AI应用中，结合STM32CubeMX的使用来具体讲解。 芯片选好后，要进行开发的下一步就是对芯片引脚的功能进行配置。由于STM32的每个GPIO都被多个外设功能复用，并且同一个外设功能还可以映射到不同GPIO，因此当引脚资源比较紧张，这里的引脚分配工具可以帮助用户在多个选择中进行分配。某个引脚用于什么功能分配好了，比如PD9用于UART3的接收引脚 ，那么UART3的具体配置，比如波特率、采用同步模式还是异步模式，以及相关中断、DMA都以在此以图形界面的方式进行配置。 STM32支持丰富的开源和ST自主知识产权中间件，比如来自开源社区的FreeRTOS，FatFS，mbedTLS；ST自己的USB主机和设备协议栈，TouchGFX等。 因此除了对外设各种功能的工作模式和参数进行配置， 当我现在的应用需用用到FreeRTOS，我不仅可以勾选并使能上该组件，还可以对FreeRTOS进行配置，比如内核配置可以设置是否支持抢占、系统嘀嗒的间隔；可以在这里以图形化界面的方式创建信号量、互斥量、创建任务等。所有这里的配置，都会影响到最后产生的初始化代码。 （如何使用和配置FreeRTOS、USB协议栈这样的中间件，根据大家的需求反馈，后续会考虑推出具体讲解课程） STM32Cube不仅是一个包罗万象的配置工具，它也是一个开放的工具。在目前最新的5.3版本，我们可以看到它已经支持若干来自ST的功能插件，比如X-Cube-AI，X-Cube-MEMS。关于AI这个插件的使用，会在十月份推出相关技术视频，请大家留意。如何使用MEMS插件，在我们的STM32 IoT课程系列的第三部分：节点端项目开发，有详细介绍。 最后一切配置完成，就可以在用户指定的路径生成出初始化代码和项目工程。这就是胶片中左面部分的整个配置流程，从选型，到最后的初始化项目生成。 在进行芯片选型时，对应的数据手册、应用文档随着显示，可以一键下载到固定目录。同样，各STM32系列对应STM32Cube MCU固件包，ST自己的功能插件，甚至STM32CubeMX工具本身，它们的新版本，都可以在STM32CubeMX里设置来自动联网检查，并且提供给用户一键下载。这是非常便利用户的一个小功能。 % M& G; n! N! l5 R. Y! F CubeIDE 二、STM32CubeIDE : 包罗万象 + 开放 STM32CubeIDE，是ST今年，2019,4月份，推出的STM32Cube工具家族的最新成员。是ST开发、维护并支持的原厂IDE。一方面，它基于Eclipse的CDT框架，集成了GCC、GDB等免费的编译器、链接器；一方面它通过Eclipse插件接口，开放对众多第三方功能插件的支持。 
STM32CubeIDE的前身来自被ST收购的TrueStudio，它在代码浏览、查看，高级调试、诊断分析上有很多好用的小功能。我们后续会结合具体的芯片，比如G0和L4上的具体应用案例来展开。 STM32CubeIDE目前集成了STM32CubeMX，未来还将把STM32CubeProgrammer集成进去。目前的STM32CubeIDE作为一个完整独立的集成开发环境，是可以烧录应用二级制到目标STM32芯片中的；未来STM32CubeProgrammer的加入，会从对STM32的选型字节、片内、片外闪存的便利读、写访问来进一步加强。因此我们说它是个包罗万象、all-in-open的原厂支持的开发环境。同时Eclipse插件接口又体现了它的开放性，即：胶片里从插件接口出来的三条示意性的箭头。 举个例子，现在我安装了IAR的插件管理器，然后由此再导入IAR的编译和链接功能。这样我就可以在项目开发的时候，一方面使用STM32CubeIDE更加好用的代码浏览、查看功能；一方面使用IAR专业的高效编译、链接服务。Eclipse生态圈里还有很多好用的功能，我们鼓励大家把自己喜欢的插件集成进来，并分享使用心得给到大家。 软件下载 • STM32CubeMX • STM32CubeIDE • STM32CubeProgrammer • STM32CubeMonitor-PWR • STM32CubeMonitor-RF • STM32CubeMoitor-UCPD ( C1 X7 n, E N. F, K" L" n0 U CubeProgrammer 8 d3 A1 t- o2 W" k6 J 三、STM32CubeProgrammer通用特性：不仅仅是四合一 : e7 x2 s' V y1 E! b* p
STM32CubeProgrammer在STM32Cube工具家族里，资历比不上STM32CubeMX这个老大，但是也推出了快两年时间。它的推出是为了一站式解决STM32烧片需求。首先要澄清一下，这里说的“烧片”，不是专业的一拖几的量产烧录工具，另外这里的烧片，也不仅仅是烧写STM32的片上闪存。 ( x( F& F9 n. B9 g. k/ s" J首先，它集合了以前若干年他们用到的几个分散工具：STVP，STLINK-Utility，Flash Loader，DFUSE Demonstrator。也就是说，它可以通过目标STM32的JTAG/SWD等调试接口，也可以通过UART、USB通信接口来烧录目标芯片。通过调试接口，可以烧写空片；通过通信接口烧写，需要目标STM32里面有对应的bootloader，可以是来自系统闪存里的出厂固化好的bootloader，也可以是来自用户闪存上自己编写的bootloader。 选项字节的设置、修改，也可以在这里通过图形化界面，直观地操作。片外flash的烧写，STM32CubeProgrammer支持ST原厂评估板上的各种板载存储器，也通过开发的接口，可以让用户自己编写flashloader来控制自己定制版上的各种闪存。 9 c. ^ S, R1 W8 \7 P; i9 tSTM32出厂就固化在系统闪存里的bootloader，除了刚才提到的uart和usb，还支持i2c、spi、can等通信接口。但是之前除了AN2606文档里列出了通信API，没有支持I2C、SPI的上位机，需要客户自己根据通信API来开发。现在的STM32CubeProgrammer就集成了支持i2c、spi、can通信的上位机功能。STM32CubeProgrammer是运行在PC机上，PC机器并没与i2c、spi、uart这些端口啊，如何和目标STM32通信？这就要请出我们下一个工具，STLINKV3。在此之前，关于STM32CubeProgrammer再多说一句，除了在这里列出的以图形界面提供给用户的通用烧片功能，它的命令行提供更多的功能，比如对STM32WB的FUS、RF stack的烧写、更新；对STM32WB中特殊功能CKS的秘钥安装。在后续专门的蓝牙应用中，我们会来具体介绍。 , k. x6 p4 F: u2 wSTLINKV3 - V2 z$ u( q5 t0 ~& s 四、STLINKV3：STLINK家族新生代 STLINK大家已经很熟悉了，从最早的stlink，到增加了SWV和带隔离功能的v2，然后是v2-1,-A,-B等变种。它们出现的形式，一个是单独模具的小白盒子，更多的是集成在ST原厂出品的各个STM32评估板上。 ; H& L/ K: O3 W' S# t N
去年推出的STLINKV3是V2的升级版，是前者的一个超集。v2有的功能它都有，v2没有的功能，它也有。 首先是下载速度更快。stlink和PC是通过usb连接，以前stlinkv1、v2都是使用F103实现，采用的是F103的全速USB模块；现在stlinkv2使用STM32F7实现，采用的是高速USB模块，从而实现了更快速度的传输。 另外，以前的stlinkv1/v2，逻辑上除了调试功能外，还兼具USB转串口的uart bridge功能，stlinkv3在uart bridge的基础上，增加了i2c/spi/can bridge，这样搭配STM32CubeProgrammer，就是一个现成的i2c/spi/can/uart/上位机，和出厂固化在STM32系统闪存里的i2c/spi/can/uart/usb bootloader可以无缝完美对接。 1 _" _8 `" A) s. x0 i" s6 t$ n' x当然，用户还可以实现自己的上位机，不一定使用ST的STM32CubeProgrammer。因此，我们也提供了操作STLINK v3上各种bridge的C++源文件，以及相应例程；方便用户集成到自己开发的上位机中。 - [' q% A0 X5 K最后，stlinkv3也有多种物理形式出现，一个是胶片中这种单独磨具的小盒子，一种是直接集成在开发板上的F7芯片形式；还有一种是带1.27毫米间距14引脚规格连接器的STLINKv3-mini。 五、STLINKV3 + STM32CubeProgrammer 6 A2 r/ C1 |3 `3 O7 |% f D. \ 这里是把STLINKV3和STM32CubeProgrammer搭配起来使用，作为i2c接口上位机的例子。 稍微说明一下，bridge功能在STLINK-v3的扩展板上实现，把对应跳线和nucleo-L452板子上L452 I2C接口连接；STM32CubeProgrammer上选择I2C连接，就可以和L452上的i2c bootloader通信了。 
CubeMonitors 六、STM32CubeMonitors：应用开发和分析的好帮手 作为应用在STM32里面运行时的监测工具，STM32CubeMonitor家族，目前有三个，Pwr是用来测量低功耗应用下功耗的，动态测量范围可以低至100nA到50mA；RF是用于带无线模块的STM32应用调试的，现在支持的是STM32WB 套件板，可以用作STM32WB设备的OTA，作为上位机发送BLE、thread命令，做快速原型开发；UCPD是用于typeC上PD应用的配置和监测。 这三个PC端工具，和STM32CubeProgrammer一样，除了用户图形界面外，还支持命令行，并且它们都搭配ST的硬件板来使用。由于它们都偏向于特定应用，我们会后续根据大家的反馈和要求，做详细介绍。 
软件下载 • STM32CubeMX • STM32CubeIDE • STM32CubeProgrammer • STM32CubeMonitor-PWR • STM32CubeMonitor-RF • STM32CubeMoitor-UCPD ; g9 A& g) e* |) t! T, u% e1 ~! u+ |% \- u* B. F0 Z' C |
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后续众多的插件介绍得少多了。