STM32分享笔记之新建工程模板下载与调试

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STMCU小助手发布时间：2023-3-10 11:53

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文章简介:	STM32分享笔记之新建工程模板下载与调试

前言
该文档主要讲解内容有：
在Keil环境下新建工程——基于寄存器版本
程序下载方法1——ISP串口下载
程序下载方法2——JLINK程序下载
JLINK在线调试+软件调试方法
一、新建工程
建立存放工程的文件夹：包含三部分

打开keil软件（MDK5），点击新建工程：

保存新建工程
找到刚才建立的工程文件种的USER文件，选中并保存：

选择芯片型号
这里本人使用的信号型号为：STM32F407ZGT6，找到点击ok选择即可。

添加功能组件
这里会提示你是否添加功能组件，由于这里是建立工程，先不需要添加直接关闭即可。

建立好的工程目录

启动文件设置
启动代码是一段和硬件相关的汇编代码，主要作用：1、堆栈（SP）初始化；2、初始化程序计数器（PC）；3、设置向量表异常事件的入口地址；4、调用函数main函数。

ST公司对于STM32F40X和STM32F41X系列统一使用：startup_stm32f40_41xxx.s启动文件。

由于使用STM32F407ZGT6开发板因此上述启动文件正常使用，但是需要对启动文件做一下修改，这里将寄存器版本代码用不到的代码屏蔽掉，主要是Reset_Handler函数修改。

Reset_Handler PROC
* Z( w5 t' L9 S, W. k
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
6 a4 l/ L% ?' y
;IMPORT SystemInit ;寄存器代码,不需要在这里调用 SystemInit 函数, 7 k" K$ T: z" r- A
;故屏蔽掉,库函数版本代码,可以留下6 i' }7 n/ P# _- l. c' l
;不过需要在外部实现 SystemInit 函数,否则会报错.3 @" h$ i) b* u$ |9 _+ j
IMPORT __main v! u H' e& P6 H. U
LDR R0, =0xE000ED88 ;使能浮点运算 CP10,CP113 L6 o& w3 e- i! C4 a9 D
LDR R1,[R0]
6 X+ c# }- U: a( z
ORR R1,R1,#(0xF << 20)6 ?. c6 n! C9 Y& v" k
STR R1,[R0]( B% G5 `( L: {! S H; Y5 w4 G
;LDR R0, =SystemInit ;寄存器代码,未用到,屏蔽
: v# a& r8 H# l( k# i1 m5 _- x4 ]
;BLX R0 ;寄存器代码,未用到,屏蔽6 o5 J; p/ y m9 O
LDR R0, =__main% ~6 J* c# j5 N6 v: N) V( G
BX R0
: h. j. E. u8 w# _$ K
ENDP

复制代码

上述代码：
1、开启了STM32F4硬件FPU的代码，以使能浮点运算单元。其中0xE000ED88就是协处理器控制寄存器（CPACR），该寄存器第20~23位用来控制是否支持浮点运算，这里全部设置为1。
2、由于使用的是寄存器版本的代码，这里屏蔽了SystemInit函数。

由于使能了FPU，在MDK里也需要对FPU进行设置，否则代码无法运行，设置方式：打开Options for Target，如图进行设置

由于开发板上晶振为8MHz所以这里将其改为8

添加启动文件
将启动文件startup_stm32f40_41xxx.s启动文件拷贝到刚刚新建立的USER文件里面。

编译启动代码
1、目标编译，只编译打开的文件；2、全部编译，编译整个工程文件（事件较长）

添加系统代码
在USER文件种MDK5会自动生成2个文件，用来存放MDK编译过程中产生的文件，在正点原子中会建立OBJ 文件夹单独存放，这里我们不对其进行调整，仅给出调整方式。

将系统代码（即 SYSTEM 文件夹，该文件夹由 ALIENTEK 提供，可以在光盘任何一个实例的工程目录下找到，不过不要拷贝错了！不要把库函数代码的系统文件夹拷贝到寄存器代码里面用，反之亦然！这些代码在任何 STM32F40x/STM32F41x 的芯片上都是通用的，可以用于快速构建自己的工程，后面会有详细介绍）

MDK中添加相关文件

还需要再USER目录下添加main函数文件，test.c文件。

建立完成后双击1，可以添加建立的test.c文件。

再编写test.c文件后会发现有错误，这是由于还没有添加.c的头文件.h文件

添加.h文件
图中 1 处设置的 STM32F40_41xxx 宏，是为了兼容低版本的 MDK（比如 MDK4/MDK3 等）才添加的， MDK5 在你选择器件的时候，就会内部定义这个宏，因此在 MDK5 下面，这里不设置也是可以的。但是为了兼容低版本的 MDK，我们还是将这个宏添加进来。
图中 2 处是编译器优化选项，有 -O0~-O3 四种选择（ default 则是 -O2），值越大，优化效果越强，但是仿真调试效果越差。这里我们选择 -O0 优化，以得到最好的调试效果，方便开发代码，在代码调试结束后，大家可以选择 -O2 之类的优化，得到更好的性能和更少的代码占用量。
图中 3 处，One ELF Section per Function 主要是用来对冗余函数的优化。通过这个选项，可以在最后生成的二进制文件中将冗余函数排除掉，以便最大程度地优化最后生成的二进制代码，所以，我们一般勾选上这个，这样可以减少整个程序的代码量。
然后在 Include Paths 处（4 处），点击 5 处的按钮。在弹出的对话框中加入 SYSTEM 文件夹下的 3 个文件夹名字，把这几个路径都加进去（此操作即加入编译器的头文件包含路径，后面会经常用到）

添加完成后重新进行代码编译，如果代码编译出现错误提示：..\SYSTEM\usart\usart.c(38): error: #260-D: explicit type is missing ("int" assumed)

双击打开定位到38行，这里由于形参为int，且没有返回值，所以添加一个void即可。

二、ISP串口程序下载
再使用串口下载之前需要再电脑上安装串口驱动：CH340G，链接后任务管理可进行查看。

在安装好USB串口驱动后，打开串口下载软件FlyMcu，该软件是 mcuisp 的升级版本（flymcu 新增对 STM32F4 的支持），由 ALIENTEK提供部分赞助，mcuisp 作者开发，该软件可以在 www.mcuisp.com 免费下载。

串口的一建下载功能
由于使用传统串口方式下载需要调整BOOT[1:0]的状态，比较繁琐。所以采用了一键下载电路。

一键下载电路利用了串口的DTR和RTS信号，分别控制STM32的复位和B0，配合串口上位机软件FlyMcu，设置：DTR的低电平复位，RTS高电平进入BootLoader，这样，B0和STM32的复位，完全可以由下载软件自动控制，从而实现一键下载。

设置在编译前设置输出.hex文件

重新编译后在Objects文件中就会生成机器二进制代码文件.hex

在串口助手中添加工程的.hex文件，和设置窗口下载

设置编程后执行，否则需要按一下复位键才能重新执行代码。
编程前重装文件，该选项也比较有用，当选中该选项之后， flymcu 会在每次编程之前，将
hex 文件重新装载一遍，这对于代码调试的时候是比较有用的。特别提醒：不要选择使用 RamIsp ，否则，可能没法正常下载。

点击开始编程

打开串口助手发现移植接受到数据
说明程序已经下载到板卡内，且正常运行

三、LINK程序下载与在线调试
7 r- x6 Y: R) n# V3.1 JTAG/SWD调试原理简析

复位后JTAG对应的IO引脚默认为JTAG模式，有时候配置相应的引脚无法使用GPIO功能，PB3/4

3.2 硬件连接

3.3 JTAG/SWD模式配置
当用到PB3/4的GPIO功能是需要对其模式进行重新设置，在文件stm32f4xx_gpio.c中，void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF);

默认复位状态，这些引脚都是JTAG/SWD调试功能开启。如果需要关闭，只需要相应的IO口设置为相应模式。

3.4 程序下载
由于串口只能实现下载程序功能，而不能实现跟踪调试，而调试工具，JLINK/ULINK/STLNK等实现程序的跟踪。SWD下载调试仅需要占用两条IO口

本人使用的是STLINK进行在线调试。

调整Options for Target中的Debug选项卡

上图中我们还勾选了 Run to main()，该选项选中后，只要点击仿真就会直接运行到 main 函数，如果没选择这个选项，则会先执行 startup_stm32f40_41xxx.s 文件的 Reset_Handler，再跳到main 函数。

点击Setting设置

使用SWD接口方式，右边已经显示检查到SWDIO接口

下载设置

代码程序的下载
重新编译后直接点击下载按钮就可以了

下载完成

3.2 在线调试
MCU内部已经被下入程序，接下来可以点击（开始/暂停仿真按钮）进行在线仿真。，点击
后出现仿真界面，其中上面由调试的工具条：

复位：其功能等同于硬件上按复位按钮。相当于实现了一次硬复位。按下该按钮之后，代码会重新从头开始执行。
执行到断点处：该按钮用来快速执行到断点处，有时候你并不需要观看每步是怎么执行的，而是想快速的执行到程序的某个地方看结果，这个按钮就可以实现这样的功能，前提是你在查看的地方设置了断点。
停止运行：此按钮在程序一直执行的时候会变为有效，通过按该按钮，就可以使程序停止下来，进入到单步调试状态。
执行进去：该按钮用来实现执行到某个函数里面去的功能，在没有函数的情况下，是等同于执行过去按钮的。
执行过去：在碰到有函数的地方，通过该按钮就可以单步执行过这个函数，而不进入这个函数单步执行。
执行出去：该按钮是在进入了函数单步调试的时候，有时候你可能不必再执行该函数的剩余部分了，通过该按钮就直接一步执行完函数余下的部分，并跳出函数，回到函数被调用的位置。
执行到光标处：该按钮可以迅速的使程序运行到光标处，其实是挺像执行到断点处按钮功能，但是两者是有区别的，断点可以有多个，但是光标所在处只有一个。
汇编窗口：通过该按钮，就可以查看汇编代码，这对分析程序很有用。
堆栈局部变量窗口：通过该按钮，显示 Call Stack+Locals 窗口，显示当前函数的局部变量及其值，方便查看。
观察窗口：MDK5 提供 2 个观察窗口（下拉选择），该按钮按下，会弹出一个显示变量的窗口，输入你所想要观察的变量/表达式，即可查看其值，是很常用的一个调试窗口。
内存查看窗口：MDK5 提供 4 个内存查看窗口（下拉选择），该按钮按下，会弹出一个内存查看窗口，可以在里面输入你要查看的内存地址，然后观察这一片内存的变化情况。是很常用的一个调试窗口
串口打印窗口：MDK5 提供 4 个串口打印窗口（下拉选择），该按钮按下，会弹出一个类似串口调试助手界面的窗口，用来显示从串口打印出来的内容。
逻辑分析窗口：该图标下面有 3 个选项（下拉选择），我们一般用第一个，也就是逻辑分析窗口(Logic Analyzer)，点击即可调出该窗口，通过 SETUP 按钮新建一些 IO 口，就可以观察这些 IO 口的电平变化情况，以多种形式显示出来，比较直观。
系统查看窗口：该按钮可以提供各种外设寄存器的查看窗口（通过下拉选择），选择对应外设，即可调出该外设的相关寄存器表，并显示这些寄存器的值，方便查看设置的是否正确。

现在先不忙着往下执行，点击菜单栏的 Peripherals  System Viewer  USART  USART1 。
可以看到，有很多外设可以查看，这里我们查看的是串口 1 的情况。如图 4.2.9 所示：