【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。

@7 W9 J# u8 ?) K, W ~- D

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。
) H/ a/ M& J8 M! r" G

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。

8 ^+ |* o- \: r9 I$ ^

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。

4 E7 [* f6 w; x1 Z3 K0 @6 ^

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。

7 W* ]/ J1 [3 A6 ?

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。

! v& o" e( u3 C- e

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。

9 h) G8 D( c4 J1 w' K/ I6 M# @

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。

; g* Y1 v6 a) e' S

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。

6 `4 m/ }9 C0 ?! ?

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。

+ Y' [* m/ m" v. Z q0 g

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。

; h' a6 h0 c5 J6 \6 U% k% f8 G

用户手册（User Manual）

一般是对某个软件库的说明文档。

2 q( i* [) r2 _3 |' j! d* l1 z

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。

5 B0 Z+ P1 l" i e! t

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：

; y% W9 Q. m# c$ T8 A9 l7 i

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：

: e! @7 Y' r8 Q; ]" l/ g

1=====================================================================
]; ~9 b# h( |8 _
2 . M! O) w% y. S0 a6 k6 e' Y
3 ##### GPIO Peripheral features #####
! r" ?2 d1 G3 I! k' ?
4 o0 R O, c! u. N7 [8 q/ X# [ E$ y) k
5======================================================================
" U& Q" q& c+ C3 X; ~3 r
6
# L9 M! r6 ]: n" U- g
7 [..]$ i1 m6 Q$ w3 D+ c6 C C5 f4 h- f5 ~
8
) {+ F( Z/ a4 L$ @8 Y
9 Subject to the specific hardware characteristics of each I/O port listed in the datasheet, each. _& b! ]; w3 A' e' t+ Y
10 4 w4 P: t! f+ T9 _- `1 N; f; J
11 port bit of the General Purpose IO (GPIO) Ports, can be individually configured by software/ `! D0 H/ G5 ]9 C) a5 `8 L
12 / h6 ?5 I% w, B/ z
13 in several modes:# ?" i' A" Z0 q+ G/ ?
14
! L9 _. {0 } |; T# h
15 (+) Input mode
# V; b- [ [1 l q( t1 T- x: Y0 L
16
. B1 v2 |- v7 Z8 d! ?( M+ X u: D
17 (+) Analog mode
3 E. q4 |/ X' I0 G; E" y8 p7 v& h
18
7 f5 m7 D9 @' r7 d1 u
19 (+) Output mode* E" y/ r# {6 L/ B( G( W6 ~
20
: V z% L7 u% ~# N" `4 P
21 (+) Alternate function mode
1 {1 V. _$ h) {9 j5 {/ H& q: L
22 / J; ?3 e) S( ?% J
23 (+) External interrupt/event lines$ ~ Z; D# y. c$ _% K
24 9 s! d( l% {- K$ I8 A
25
8 F! |' [, C7 w4 }
26 , b& q+ G& T- j; e0 I& ~, N/ d
27 [..] : V) R$ K) L, w# ~
28 2 I4 c6 {- _& B$ o+ A
29 During and just after reset, the alternate functions and external interrupt
8 t. Q( h" ]% q& L/ k4 ?5 H
30 0 ]& I+ x+ S" r: y
31 lines are not active and the I/O ports are configured in input floating mode.9 D. M4 p; J- C# s
32 " f9 b8 H; Z, b, U" q7 A
33
9 a9 ~* p$ c0 e8 V s8 @
34 X( e; Y. x5 S3 B! g5 b
35 [..]
0 D2 U& A$ h* S/ @/ W8 w/ R
36
" O, _5 O$ y1 C9 A$ X5 I* h. R5 x7 B
37 All GPIO pins have weak internal pull-up and pull-down resistors, which can be9 p2 }7 G5 ] B) P1 w3 i2 D6 N$ }
38
) ~) D7 `1 q. ^ x- ~& l" S% Y9 }
39 activated or not.
* {- ^. `$ I7 ]
40 1 u9 e: |9 X2 W+ e
41 " \6 G& \) B0 F: }* e, D
42
4 w1 L; C3 y; t" @" J* g; [
43 [..]2 M5 O5 T) |; E s9 `* c; u
44
5 R" I7 _2 U T
45 In Output or Alternate mode, each IO can be configured on open-drain or push-pull9 V1 l# K7 p' A5 `) L) p
46 $ [, @$ g; c- C$ D
47 type and the IO speed can be selected depending on the VDD value.
* J( H6 y3 \7 D5 Q1 N8 h: u m
48 ; c) M! { X; s2 F
49
) d! z9 O- N' s Q- V8 \# ~6 R' |
50 0 m$ b2 s8 a0 W6 l3 h
51 [..] ' w) M8 Z8 y. t. q: O' N
52 0 \7 e; D% v3 J! G a% z0 d
53 All ports have external interrupt/event capability. To use external interrupt
+ S2 P6 k# v" i8 J/ N% U) b
54 0 [! R5 A! h8 N3 z, B
55 lines, the port must be configured in input mode. All available GPIO pins are$ L) M$ {& v) r* q
56
4 z) C- E" Y4 r+ z1 x+ |4 q7 Z
57 connected to the 16 external interrupt/event lines from EXTI0 to EXTI15.' M# _7 s% m1 Q9 u! }6 Y
58 5 c" s2 `9 I* i* }8 \
59
7 ]2 M4 h5 @0 m
60 8 M- [) u8 A* ]2 t0 H6 ?
61 [..]+ V4 Z; q/ w! t! f
62 2 p( t" W* q6 a, x4 \
63 The external interrupt/event controller consists of up to 23 edge detectors
5 E5 v1 q) m8 n- x
64
n' q/ r* p6 ^! T
65 (16 lines are connected to GPIO) for generating event/interrupt requests (each
" ^( k! N; I+ [! z
66 ' g, v; m z0 N; ]5 O; c1 D
67 input line can be independently configured to select the type (interrupt or event)& s% T1 p) U/ v! A/ }, E( C
68
! H. G/ `+ Z; H# g; n
69 and the corresponding trigger event (rising or falling or both). Each line can
& h& l8 m1 E# B. t: ]
70 ' l4 I% }" v* b1 N8 M; C6 x
71 also be masked independently.
, \% Z0 F. H- I0 Y2 ~& e- L Z. L
72 : h( H$ b* B3 B9 v- T
73 ; j. U% p y- B! M9 U2 q3 E
74 C! J l3 ^% E9 D
75 ##### How to use this driver #####( W5 B" V% m+ x
76
4 r% v @0 i% N( a: b
77 ==============================================================================
# _5 L. p* G4 I E* K
78
8 U7 s0 ~. `2 X N( h
79 [..]
6 z, |& X/ Q, s3 n& C' q
80
& ]7 q! n' r8 u
81 (#) Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE().4 }' e) O1 ~. z6 W0 j% D- V
82
2 {3 ?; s2 U) A
83
' s f) k+ C9 }# L: ^- l/ E0 S
84 $ W7 D" l; M, V+ R" \* c
85 (#) Configure the GPIO pin(s) using HAL_GPIO_Init().
D. p$ F; K* g& o0 l' f$ m
86
8 Z* v; d0 E7 f: e# t0 j8 E
87 (++) Configure the IO mode using "Mode" member from GPIO_InitTypeDef structure" ]# _2 ~; H9 S" z+ Y
88
. }/ L- ~ w6 ~, o
89 (++) Activate Pull-up, Pull-down resistor using "Pull" member from GPIO_InitTypeDef
0 B, |; {; T8 N1 T
90 & B4 J- l6 R% U
91 structure.0 l8 H/ b) s. e. x
92
, i$ J# [2 r% P& n- Y3 a
93 (++) In case of Output or alternate function mode selection: the speed is
5 i8 M, y) N+ y: s$ x
94 , E3 }& l: C3 a6 v) A. v! j
95 configured through "Speed" member from GPIO_InitTypeDef structure.
. f$ e/ Y; C6 t9 @
96
4 A& S$ }: k0 Y( V: ~3 Z0 r
97 (++) In alternate mode is selection, the alternate function connected to the IO
/ s7 |1 ]; z! u; l: B7 ]8 b
98
) ~& Q6 d6 P, c7 ? L
99 is configured through "Alternate" member from GPIO_InitTypeDef structure.6 U$ [, K: A. @+ ~' D3 h& @: |
100 2 I/ g' y4 Y6 F8 {; U4 P
101 (++) Analog mode is required when a pin is to be used as ADC channel* B: }: D1 M' P1 n( ^/ b
102
2 ]7 ]* N- a. H6 t9 G }
103 or DAC output.
, n. ~7 K: Y& c5 j
104 ' d3 |8 V9 i1 e4 }3 `& C* }) H
105 (++) In case of external interrupt/event selection the "Mode" member from
/ C8 d6 x; N" k/ x" }
106 $ x3 ^3 f6 ]/ G+ f
107 GPIO_InitTypeDef structure select the type (interrupt or event) and0 p0 k9 z8 F' _
108
, k/ ~/ I6 }/ ^
109 the corresponding trigger event (rising or falling or both).' T" j. Y2 f# n( n4 z
110
/ I7 E8 H% |. y! Q/ w/ h4 ~* ]
111
! Y$ Q; \2 U9 M4 T3 k2 i. Y3 q
112
0 I" [! Z P- K/ b# K9 W
113 (#) In case of external interrupt/event mode selection, configure NVIC IRQ priority
9 |) j5 m- M& p" q
114
% g% U0 N8 W8 C( k
115 mapped to the EXTI line using HAL_NVIC_SetPriority() and enable it using
( S V7 v* i( Z8 q
116
' C$ \9 c9 P r8 W I% i
117 HAL_NVIC_EnableIRQ().
% ^5 ?$ }/ [. z- j: Y6 I
118 - V) _7 c0 _: m$ m4 w# k5 Z8 H6 e) m
119
6 {+ d9 L9 a0 A+ Y* z' Y6 H
120
: [' L7 ~' `8 e- e1 p
121 (#) To get the level of a pin configured in input mode use HAL_GPIO_ReadPin().
1 @+ O+ ?& I* a9 P* D2 U8 @
122 9 y% H" X; Z' Z, m* M+ ]
123 5 F3 x0 ~9 F# `. B9 P" R: ?
124
# z/ x$ w% Y \- S
125 (#) To set/reset the level of a pin configured in output mode use
- c8 m# E4 ~3 n8 d* y
126
% j: ^$ ]6 L! v' M$ K# v/ [7 V3 s
127 HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin().5 d) \- k! ^& R( \! \' m
128
3 U/ S- q* w+ g4 z; H& S9 w! k
129 + g2 r/ l! U5 C$ |' ?0 ~: G5 Q
130 2 {+ U& N( c5 U
131 (#) To lock pin configuration until next reset use HAL_GPIO_LockPin().' E- L3 ?, b9 T, p' t+ t
132
" k) D+ y4 W6 {1 R% T7 T! h
133 $ H9 Y& Z- b' }! B7 B
134
& O- ?9 ~ q) ]# n; n
135
" G2 x, E# K2 y$ r2 o, v
136
a- u$ E( ^1 R5 `' B0 \
137 (#) During and just after reset, the alternate functions are not9 l1 Q4 L! b) O# v, o1 H
138 : [) p! _0 c! T; V
139 active and the GPIO pins are configured in input floating mode (except JTAG
6 S6 h3 V: f% M$ m0 g* P
140 : g% w! ?) s$ O+ t1 Q
141 pins).% L1 p- y$ [$ R' r3 p
142 . o4 w9 s0 J3 i8 g
143 : _) R. U1 |+ D7 d, q* K
144
& z2 ]! o! H* @5 k
145 (#) The LSE oscillator pins OSC32_IN and OSC32_OUT can be used as general purpose
$ j- K$ b. a" w: T6 D7 N
146 ( i2 x# w8 k3 r
147 (PC14 and PC15, respectively) when the LSE oscillator is off. The LSE has
; e& [$ N- L; a9 L! ^/ n. j
148
9 [4 G4 I$ ]' I* L
149 priority over the GPIO function.. ~) S* w+ H: h9 L- B ]# ^1 H
150
5 q! ?! Y' k ~9 |
151
4 e5 _# A8 Q- q* O# n$ x* Q. C+ P
152
" f$ [' ?, L% m% k
153 (#) The HSE oscillator pins OSC_IN/OSC_OUT can be used as$ `3 a7 }/ S: S3 r& `
154 6 t5 I9 R- ~' D) \4 v* c
155 general purpose PH0 and PH1, respectively, when the HSE oscillator is off.& q2 E, p) O8 W1 p# h* j n
156
3 T7 @* Q: Z3 P3 p2 i$ F+ }+ _
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。

! n7 K+ X" S8 d( }. ?! S

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）：

" W# `; x& s Q; b" }

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：

# H# q( M9 X* y; f; l6 K' a# y+ a

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。

2 h. V" p( e3 A8 C

Core_A

同上，只是用于Cortex-A5/A7/A9。

1 c( L3 K" r; n

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。

8 C( \" U( {' F$ K7 }& J

Documentation

这个是CMSIS软件包的Help文档，打开后效果如下：

# W% a; n7 D' F8 X6 x9 M