【经验分享】初学STM32H7的准备工作

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STMCU小助手发布时间：2021-12-25 10:45

技术帖
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文章简介:	初学STM32H7的准备工作

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。

5 k3 ]% R7 v! Y

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。
0 k0 ~ X7 a! X- ~& I: e

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。

' U* ]: r; X( ^' c

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。

7 ~6 f Y6 F( B1 [

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。

y' e) S2 K5 {

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。

1 q6 F0 q& L2 u* }% R1 z2 O/ i% I9 r

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。

6 Z7 ^% f, i$ H* N

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。

4 _+ l5 g6 N, @

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。

: K7 K$ e! Z0 p8 h, [& V) Z

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。

; k2 d9 I% O' u- l3 T# u

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。

5 g: S: i; V! _& |7 W' Q& \9 J9 B U

用户手册（User Manual）

一般是对某个软件库的说明文档。

" u( ]6 J! v. E& F$ [

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。

6 V6 |6 P+ Q. ^0 N' C P

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 o) N( K1 I5 C3 P

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：

: b. x. {# H. h& g% d

1=====================================================================% I& E) \& B$ i `& z3 h" W% c
2 7 G2 s7 k, N3 q; z5 ~( y$ @' ~
3 ##### GPIO Peripheral features #####
, u% M/ T8 m* B7 i) o1 V+ A
4
8 i4 f. O- z1 d3 l S
5======================================================================
3 d0 T& k+ D; f. n8 L' Y
6 T1 U4 k* J |, b: ]4 ]
7 [..]
. [) @0 t* X, i
8 . e; i. \/ h+ J6 R+ J
9 Subject to the specific hardware characteristics of each I/O port listed in the datasheet, each- D) T- j3 t5 `9 w! L; ?
10
6 J% ~4 N' k _
11 port bit of the General Purpose IO (GPIO) Ports, can be individually configured by software
# Q8 a9 Z+ w6 d
12
. W2 ?, d) E- }; Z/ }3 Y( C' \
13 in several modes:, n7 x1 y7 A0 Y! W" B
14
3 q* `3 f1 Z& B& X" R
15 (+) Input mode E" v4 z8 |! ?; g
16 ( \/ g( X8 ^0 S
17 (+) Analog mode
" P- l0 y1 `$ h1 `7 F
18
* c1 {5 |2 @9 R( N. Q! X6 X
19 (+) Output mode
. T/ z4 p' w. w5 C9 `
20 # g& B- s. j$ d) ]/ G
21 (+) Alternate function mode! q- m/ |( u$ Q; r/ H7 G5 ?
22
0 }( K% Z2 U+ A6 @
23 (+) External interrupt/event lines9 \4 q0 X/ Y! y6 N6 Z, z9 C8 f, |
24 5 i1 b" {0 f. b9 i. H# n
25
1 A; E5 B4 \4 _. _5 s
26
% V2 L3 I- g; ]3 y& n
27 [..]
O! p I0 r( Y$ S
28
8 R2 m* B, i7 s2 |9 b$ _) B
29 During and just after reset, the alternate functions and external interrupt
2 m' C2 _; ^9 V" ~
30
2 V1 q1 d1 ]1 j4 ?
31 lines are not active and the I/O ports are configured in input floating mode.
! l @5 K8 u* q" n8 i4 k' a; H
32 $ x$ F. R1 A4 }3 J
33
' b5 T8 ^7 J, K- {- F- k6 H* }
34
# {5 w+ q" N2 s. K$ c
35 [..] * {8 P8 i6 ^! C* x" i, O) m! D
36
' ^( h3 U# V( }+ e' a
37 All GPIO pins have weak internal pull-up and pull-down resistors, which can be
% b0 _9 n7 Z8 u# a5 I
38 9 k0 U( d# j3 A, Q1 H
39 activated or not.9 |/ t5 w9 h7 ]- o, A
40
% B- Y6 [* F% d' D7 E
41
+ q3 ]$ o( ?, D% q& \& i! \5 d
42
% l3 P6 C' S- s. l
43 [..]8 c8 i2 n! W- s
44
0 t- M8 s9 j. x5 F1 f$ R( b( \' p2 t
45 In Output or Alternate mode, each IO can be configured on open-drain or push-pull. s' y* N& e2 v3 o
46
/ s. a, S# } n- }' E) h' [
47 type and the IO speed can be selected depending on the VDD value.5 N0 A9 O- H' @" G8 A
48
6 d- K$ d' t: M; c3 v7 w8 ^
49
1 W9 P @9 O7 E5 V- w
50 : P# Y/ ?/ l. g, v. w
51 [..] * v3 E4 ^6 C/ c7 m8 i
52 # x: ]: I7 S) s& G
53 All ports have external interrupt/event capability. To use external interrupt
( L3 ]) f- m: \( {( P7 h9 z2 \: X
54 % w) T D- ~3 T5 b) ~2 N# T" G. @) Z
55 lines, the port must be configured in input mode. All available GPIO pins are6 ]& g4 Y; I* p
56 % M1 O8 }8 `6 z, G
57 connected to the 16 external interrupt/event lines from EXTI0 to EXTI15.+ |& I/ m$ d$ Q) F% s. B
58 9 ^5 {% d/ h% v- {
59 7 E6 G4 W& [, I$ T4 a
60
2 q. j5 N4 r) ]& N
61 [..]
5 D g, s2 z; K
62
' ]8 P0 I& u* C0 l
63 The external interrupt/event controller consists of up to 23 edge detectors9 \$ ]7 p8 e' H1 h
64
9 ~$ U; X( j6 B" D. n; D
65 (16 lines are connected to GPIO) for generating event/interrupt requests (each
) w5 }) H4 g& J. h
66 : S: G. f r4 O0 L5 [
67 input line can be independently configured to select the type (interrupt or event)
, C9 B2 W: {' P' A
68 0 A0 k( ?# ~3 o: Q4 h
69 and the corresponding trigger event (rising or falling or both). Each line can
- _; k3 \8 F9 h5 ?* j. s
70
5 L* D) v b, |# M- E! M- l* N2 ^
71 also be masked independently.
, w& Q+ z) v a
72 - q4 i4 j a" q4 A8 B& N) E
73 % {3 n4 r0 _& ]
74
' B: D1 H3 Q' T2 u% d
75 ##### How to use this driver #####
* y1 C5 r/ m4 v. G" Y
76 + D/ ]; G( ~3 w4 L/ H! n0 L
77 ============================================================================== + k) l) s% _2 C
78 * V5 q @7 f/ i. Z% l, m# i$ O
79 [..]
( ?3 \) b C& J/ e' L( M
80 " ?' s4 A7 }: w; y
81 (#) Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE().
/ F# n& A. R, R9 O: L4 X% c$ p
82
! T a4 n, T2 _! U4 u
83 . ^; f& z6 Q2 K5 g
84
0 r7 {6 g9 ]6 J% X" s% j
85 (#) Configure the GPIO pin(s) using HAL_GPIO_Init().9 G; h0 t4 `& T: j3 {
86
4 u! T% {9 X- h7 L t; s
87 (++) Configure the IO mode using "Mode" member from GPIO_InitTypeDef structure
1 s2 Z z! Q: R3 w* f Q& j
88 % H& Q _( ^9 n C0 x; q5 [1 }* Z
89 (++) Activate Pull-up, Pull-down resistor using "Pull" member from GPIO_InitTypeDef# _( T' V. |$ m* Q. U. S
90
' I2 U4 Q2 a2 Z* {
91 structure.
& e' u, o8 J- @! T0 H! m
92
& ]% E/ h, l$ i
93 (++) In case of Output or alternate function mode selection: the speed is' T, c) s) ~4 S, F6 \' V% y
94
& `1 v" h% M4 [: {* F4 Z5 k7 L
95 configured through "Speed" member from GPIO_InitTypeDef structure.
% L0 h- r' M5 Q+ }2 t
96
8 _. p7 v* B% A z
97 (++) In alternate mode is selection, the alternate function connected to the IO6 D/ W0 a) k' A# o' s b
98 & e9 m. g7 G0 e0 m6 c) p
99 is configured through "Alternate" member from GPIO_InitTypeDef structure.6 V; d" r8 N: e8 k- ]
100 8 m5 D3 T' k4 ]& s U5 G
101 (++) Analog mode is required when a pin is to be used as ADC channel. o, W' y. z0 a1 u# Z2 d
102
# ]: P2 t4 ~& U- E$ h/ R$ K
103 or DAC output.+ r9 X2 l* F% }& a& i( ^
104 9 ]! e' U+ e' O+ W3 P8 y
105 (++) In case of external interrupt/event selection the "Mode" member from* _2 W& j% A) k
106 * Z+ R+ K7 ?- K) g% m0 Y
107 GPIO_InitTypeDef structure select the type (interrupt or event) and+ ?0 F2 |% l, k6 c
108
$ ~2 q. p. B* o" ?$ p' I( P
109 the corresponding trigger event (rising or falling or both).
3 x# X' \- v- R5 N
110 : y# t5 h% G3 ]! Y' a- o* L
111 " O3 _* Z: h: O$ O" b2 l8 y7 L
112 $ Z9 `4 v% a" y9 a% X
113 (#) In case of external interrupt/event mode selection, configure NVIC IRQ priority
! Z* N+ |3 w. a
114
9 k0 B) W, w6 o
115 mapped to the EXTI line using HAL_NVIC_SetPriority() and enable it using
4 G/ Y. C6 x2 e# L. W! H2 U" Y1 j
116
% H. k, a& F2 n) q5 k
117 HAL_NVIC_EnableIRQ().
5 I. `( j* b( k4 u
118 0 _7 n" G D- c0 r$ `
119
9 F$ T( B4 s% {' n% g" n# Q9 P
120 w2 C8 Y- d) x; o
121 (#) To get the level of a pin configured in input mode use HAL_GPIO_ReadPin().8 I2 Y8 d8 P$ \. _
122
( Y2 v: ~& [9 |; y8 }; e
123 , a# D& a2 B9 T- c2 G! m
124 6 F' G- `/ U. ? H, J
125 (#) To set/reset the level of a pin configured in output mode use. M% D) t3 B5 T& l$ {1 [
126
2 M- u. o8 ^. e( ? C
127 HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin().* a4 Q% G$ Q @" e) ^) t! l. i
128 8 l4 q4 K& j U P8 y( _( O
129 * [6 A; D# n" T
130 ' m8 U5 v% f$ _- g
131 (#) To lock pin configuration until next reset use HAL_GPIO_LockPin().. C( O7 R" [# Z# P& d. ]. v
132
, j& P ^* W L$ |- t" ~+ a0 s* T
133
$ e1 p( p( I5 z: O$ O1 b
134 ; G" T4 ?" s5 m# E6 k6 G, d
135
5 ~. x% }# ?8 D
136 3 W8 R- I: S- z5 Q. @
137 (#) During and just after reset, the alternate functions are not
2 [" T6 [8 N$ |2 H0 g
138
3 b8 L5 b! _6 g$ s/ S6 T6 Y, u
139 active and the GPIO pins are configured in input floating mode (except JTAG
1 l q' g, `7 ?
140 7 P" J! p- h' e+ D
141 pins).
1 p, K8 @% E# _1 s; {3 [/ Q: n
142 5 b; n4 R( b! {& T0 Q3 x
143 8 _1 `9 z! F" t4 m
144
, v O: u- I( V m
145 (#) The LSE oscillator pins OSC32_IN and OSC32_OUT can be used as general purpose
. S" N% V, j) w g7 N6 N
146
3 @) J; ]( X& @& o& _: W2 {
147 (PC14 and PC15, respectively) when the LSE oscillator is off. The LSE has
9 j5 \8 U2 y/ G8 W( O
148 6 W# s! C* F$ l' L2 @8 m
149 priority over the GPIO function.7 Z+ ]3 a' a+ Z9 |
150 . W9 J4 D5 _# t) g" K; N. n
151 `! n$ L! `$ `* a2 q6 C) `- x
152 . `2 }$ Z5 }9 T, V, `; R. n% ]
153 (#) The HSE oscillator pins OSC_IN/OSC_OUT can be used as
. C8 O8 _( U6 k' r
154 : A- J; \" e8 H( O
155 general purpose PH0 and PH1, respectively, when the HSE oscillator is off.6 p7 }7 \0 w4 u; z4 S
156
) S w W# j6 _( W$ W; p
157 The HSE has priority over the GPIO function.

复制代码

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。

{" [9 ~5 s; A! r: J

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）：

8 N3 X, K1 n. j: t5 v# M% S1 s6 Q

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：

) [9 ~2 Y# m, ?* c0 l, \- f

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。

' a+ x" u" y% V( r8 R* ]' E7 O9 l

Core_A

同上，只是用于Cortex-A5/A7/A9。

7 t' ?, @$ m/ ^5 B. K4 U2 W0 `

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。

6 @8 Y4 {9 v$ E i& W# [1 E

Documentation

这个是CMSIS软件包的Help文档，打开后效果如下：

$ E; c* X, A3 u8 {6 I1 Z* ~