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。

! s% D1 O0 E' F- o; p% P6 D1.2   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。

; |2 G! q7 w0 [% l, F

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。

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# X* O7 D% v& D. ~9 @3 j

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。

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。

: d4 A. \: Y0 J- [8 j! u5 h

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。

) k7 q/ z! {+ b  n( V1 \  {

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。

* t9 S4 ?# k! g4 _: T5 b

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。

6 P2 m' d5 L$ ^2 |( L

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。

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。

( a0 z7 e5 f$ t9 J* Q9 M; Y

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。

用户手册（User Manual）

一般是对某个软件库的说明文档。

! |; \9 o% R+ b7 o: B" A2 V+ G/ ]

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。

0 P% I7 T3 q; z

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：

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：

1. 1=====================================================================
   4 n! p" g1 P, b0 D* K
2.   2
   ) Y- W. K+ m- Y1 d- G' H+ K1 [, a
3.   3                     ##### GPIO Peripheral features #####
   
4.   4
   : G6 }- c3 `! Z+ h6 m& @
5.   5======================================================================
   
6.   6
     u# H* P: b* G: S, s) M
7.   7   [..]
   7 Q& M" Y7 z$ c: A
8.   8
   ) v0 p( x2 ]: V7 O# b2 z3 l* w+ z# l3 ]
9.   9   Subject to the specific hardware characteristics of each I/O port listed in the datasheet, each
   
10. 10
    ! Z+ i" d/ Y; w" b! U1 n6 y+ U& D: ?
11. 11   port bit of the General Purpose IO (GPIO) Ports, can be individually configured by software
    $ e2 L1 Y7 U1 I
12. 12
    3 j! |4 K" u$ S* i( e
13. 13   in several modes:
    1 w1 J' m# b& @9 d1 a8 i
14. 14
    ' M* A" H# m* i: o( i0 _0 J0 G
15. 15   (+) Input mode
    : E) J3 Y- `9 ~
16. 16
    
17. 17   (+) Analog mode
    2 `) y5 g- k7 w6 n
18. 18
    1 |* Z2 J! s, R3 I, Y" m
19. 19   (+) Output mode
    $ m2 C" J" M  W  H* }
20. 20
    
21. 21   (+) Alternate function mode
    
22. 22
    : Y; O6 f# J" n9 L# z& `
23. 23   (+) External interrupt/event lines
    
24. 24
    7 n0 ]& j- g: I$ i0 Q& G9 \- k) M
25. 25  
    7 h- W3 |' Z( E, t9 I. M  w
26. 26
    ) E# I% E  U& n3 r
27. 27   [..]
    
28. 28
    
29. 29   During and just after reset, the alternate functions and external interrupt
    $ [) z1 v1 O. {. q' y/ x( n# Y8 R
30. 30
    ( A6 t4 Y' D8 c! {% c" L
31. 31         lines are not active and the I/O ports are configured in input floating mode.
    9 O  E3 b5 X, X) S+ S* ^, s
32. 32
    ; d" \6 s1 s/ a" y; p/ |
33. 33     
    
34. 34
    ( F6 m( f8 E- V7 p/ {
35. 35   [..]   
    
36. 36
    
37. 37   All GPIO pins have weak internal pull-up and pull-down resistors, which can be
    8 r& E0 G8 m  s! r* A  S8 i- S
38. 38
    ( D/ o8 X6 g6 C. z$ A# M( |
39. 39         activated or not.
    " {7 r( G% Y0 s! I
40. 40
    
41. 41  
    , O) H5 N& q, a
42. 42
    4 h& O9 Q9 }0 c1 z! `$ n5 R
43. 43   [..]
    
44. 44
    1 S6 ^9 f0 {9 b! K7 ~$ `
45. 45   In Output or Alternate mode, each IO can be configured on open-drain or push-pull
    0 @* ]8 v. L  o6 P  C! k
46. 46
    
47. 47         type and the IO speed can be selected depending on the VDD value.
    
48. 48
    ' s7 }( c, n9 q  C6 E' y
49. 49  
      G5 W) U( g" w! [
50. 50
      z4 A  t5 j# P
51. 51   [..]
    & k+ t3 t3 P2 b$ a1 p0 _& e
52. 52
    " K6 Y4 U) q* Y& u$ J
53. 53   All ports have external interrupt/event capability. To use external interrupt
    
54. 54
    ' q* A+ q' _9 N$ A' ~9 ^
55. 55         lines, the port must be configured in input mode. All available GPIO pins are
    8 \: ^& Q" Y) F: e- q5 }6 A4 y
56. 56
    . T; u2 R8 W: L( ^" N
57. 57         connected to the 16 external interrupt/event lines from EXTI0 to EXTI15.
    
58. 58
    
59. 59  
    
60. 60
    
61. 61   [..]
    
62. 62
    
63. 63   The external interrupt/event controller consists of up to 23 edge detectors
    - M' m- x! B( b# E! Y9 W6 U
64. 64
    
65. 65         (16 lines are connected to GPIO) for generating event/interrupt requests (each
    8 B$ B- J$ Z/ S: z
66. 66
    
67. 67         input line can be independently configured to select the type (interrupt or event)
    
68. 68
    
69. 69         and the corresponding trigger event (rising or falling or both). Each line can
    7 X) F6 w4 Q* E% q
70. 70
    
71. 71         also be masked independently.
    8 P' z3 _, A2 Z
72. 72
    + j& M' S' R3 L& t7 p
73. 73  
    ! v4 S. ^7 D2 Y5 F, w1 X* Q0 [( g: ~
74. 74
    
75. 75                      ##### How to use this driver #####
    
76. 76
    
77. 77   ==============================================================================
    
78. 78
    
79. 79   [..]
    $ g6 u6 T; ~# ~. h
80. 80
    
81. 81     (#) Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE().
    
82. 82
    ! l3 P( l  E# }; N# L
83. 83  
    9 H& W5 @( h8 J0 ]8 ?8 B; R
84. 84
    5 h- r* d; k6 [. s1 q
85. 85     (#) Configure the GPIO pin(s) using HAL_GPIO_Init().
    
86. 86
    
87. 87         (++) Configure the IO mode using "Mode" member from GPIO_InitTypeDef structure
    
88. 88
    # a$ n6 L) V0 k* {9 v7 E& q
89. 89         (++) Activate Pull-up, Pull-down resistor using "Pull" member from GPIO_InitTypeDef
    
90. 90
    
91. 91              structure.
    
92. 92
    
93. 93         (++) In case of Output or alternate function mode selection: the speed is
    
94. 94
    
95. 95              configured through "Speed" member from GPIO_InitTypeDef structure.
    
96. 96
    : |' @$ R4 @# Y; V3 `3 E4 Q
97. 97         (++) In alternate mode is selection, the alternate function connected to the IO
    
98. 98
    
99. 99              is configured through "Alternate" member from GPIO_InitTypeDef structure.
    
100. 100
     7 j0 H2 |$ e* ]+ R
101. 101         (++) Analog mode is required when a pin is to be used as ADC channel
     
102. 102
     
103. 103              or DAC output.
     9 W" N( P- P. z7 p- w5 F
104. 104
     : K; g  N7 R6 R3 B6 P/ c; g
105. 105         (++) In case of external interrupt/event selection the "Mode" member from
     
106. 106
     5 _+ V7 Q* @; [6 |8 n
107. 107              GPIO_InitTypeDef structure select the type (interrupt or event) and
     " g/ U. b: v4 f9 j" [
108. 108
     
109. 109              the corresponding trigger event (rising or falling or both).
     $ p8 N/ B9 U3 l3 X1 h( y
110. 110
     
111. 111  
     3 Z% n, O: N- T# I; j0 X
112. 112
     / y! Y. e# t6 v* Z
113. 113     (#) In case of external interrupt/event mode selection, configure NVIC IRQ priority
     
114. 114
     3 G7 N; }$ e" ]+ R9 x& X
115. 115         mapped to the EXTI line using HAL_NVIC_SetPriority() and enable it using
     
116. 116
     
117. 117         HAL_NVIC_EnableIRQ().
     0 a( l6 d5 ^- W0 O! e
118. 118
     
119. 119         
     
120. 120
     
121. 121     (#) To get the level of a pin configured in input mode use HAL_GPIO_ReadPin().
     ' V* r$ ~$ [; {% j2 M3 A
122. 122
     ' [* p& U) `: a- [. P
123. 123            
     
124. 124
     ; \. q" f$ a8 `+ M! c- j% W
125. 125     (#) To set/reset the level of a pin configured in output mode use
     & ^/ i8 \/ V0 G! ^: e: d
126. 126
     
127. 127         HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin().
     
128. 128
     7 I( d( H, Y' M) q) N
129. 129                 
       d% Z0 t% W6 f! X7 z  w
130. 130
     + Q" r* O2 N2 V! [/ {1 k4 b* C4 t8 V
131. 131    (#) To lock pin configuration until next reset use HAL_GPIO_LockPin().
     
132. 132
     ' _% x1 G. N' z' `
133. 133  
     
134. 134
     
135. 135                 
     
136. 136
     
137. 137     (#) During and just after reset, the alternate functions are not
     ; ]5 a* {0 u3 B. ^
138. 138
     
139. 139         active and the GPIO pins are configured in input floating mode (except JTAG
     
140. 140
       U! G- {4 f8 @9 @$ q' w" Q
141. 141         pins).
     ( C& p' |2 R. o& h. {$ _
142. 142
     " l( i% e4 r* v0 y2 o
143. 143  
     + W- S/ Q' y$ q4 T4 T
144. 144
     
145. 145     (#) The LSE oscillator pins OSC32_IN and OSC32_OUT can be used as general purpose
     
146. 146
     
147. 147         (PC14 and PC15, respectively) when the LSE oscillator is off. The LSE has
     1 n: `; B) I) T  \! P
148. 148
     
149. 149         priority over the GPIO function.
     * h% s3 P! \! e7 I' Y8 I8 Q3 m
150. 150
     , J% u3 w& }* W6 \- p
151. 151  
     3 `' S/ o& A# \1 R& P
152. 152
     
153. 153     (#) The HSE oscillator pins OSC_IN/OSC_OUT can be used as
     
154. 154
     
155. 155         general purpose PH0 and PH1, respectively, when the HSE oscillator is off.
     
156. 156
     ) A4 n. k; X7 o% y" m
157. 157         The HSE has priority over the GPIO function.

复制代码

% k: l( ~+ c$ n

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。

5 k: z$ A5 _' z* ?

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）：

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：

" M* g$ I  r* j8 K8 K2 o

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。

( {5 e+ N- d1 n  K8 B) e0 P. U

Core_A

同上，只是用于Cortex-A5/A7/A9。

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。

Documentation

这个是CMSIS软件包的Help文档，打开后效果如下：

( d* ]! p' V* P8 I

Driver

这个是ARM做好的驱动框架，支持的外设如下：

针对不同厂商，ARM会出一个完整的驱动包，比如STM32H7系列，在MDK安装目录的此路径下（前提是大家安装了STM32H7软件包）：ARM\PACK\Keil\STM32H7xx_DFP\2.1.0\CMSIS\Driver。

ARM做的这个驱动跟HAL库有什么区别呢？ARM做的这个库要调用到HAL的一些API，然后封装了一些比较好用的API，方便用户调用。

! w) q: h4 L, c' Q# H/ o

DSP_Lib

这个是ARM提供的DSP库，此库支持以CM0、CM3、CM4以及CM7为内核的所有MCU，含源码。

Include

这个文件比较重要，虽然是头文件，但是封装了很多内核方面的API，是大家工程里面务必包含的路径。

- [' p' r% A; ?# G

Lib

这个文件是GCC和MDK格式的DSP库文件。

# ~$ Z3 i# U, _" z

NN

这个是ARM新出的神经网络库，框图如下：

Packs

这个文件没什么用，大家不用管。

RTOS

这个是RTX4以及CMIS-RTOS V1封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。

RTOS2

这个是RTX5以及CMIS-RTOS V2封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。

SVD

SVD的全称是System View Description，系统视图描述。对芯片的外设、存储器等进行了详细描述，编译器要用到这个文件，不同系列芯片有不同的SVD文件。以STM32H7为例，在MDK的option选项里面可以看到以svd为后缀的文件被调用。

9 g- M- W% _4 M5 e

Utilities

这个文件里面提供了一些实用的小软件或者文件。

  S0 H1 b& V9 q6 ?

关于CMSIS软件包就为大家介绍这么多，后面用到哪个文件时，再为大家详细介绍。

" c7 c: ?$ h- J1 `

1.7   STM32CubeMX开发平台

STM32CubeMX是ST在2014年推出的图形开发软件，方便用户配置时钟、外设、引脚以及RTOS和各种中间件。整体框图如下：

通过这个图形软件，可以让大家方便地生成工程代码，支持MDK，IAR，TrueSTUDIO等编译器。针对STM32CubeMX的使用，后面会专门做几期专题教程。

1.8   STM32H7调试方法

STM32H7的调试方法主要分为两大类：

1、MDK和IAR编译器自带的调试

    MDK调试方法在第5章进行了详细讲解。

    IAR调试方法在第7章进行了详细讲解。

2、终极调试组件Event Recoder的使用方法。

    在8章节进行了详细讲解。

1.9   STM32H7出现硬件异常的解决办法

大家做项目时，经常会遇到硬件异常问题，所以专门为此做了一个章节（具体在11章节进行了详细讲解）。

1.10 总结

本章节就为大家讲解这么多，建议初学者花些时间对 STM32H7的开发文档的章节结构了解一下，随着以后的学习最好可以达到熟练查看这些开发文档的程度。