STMCU-管管
发布时间：2024-5-10 13:37
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01 简介 . q1 n* K* N" @6 j/ d ST 推出了最新版本的 ClassB4.0 功能安全库，与之前版本相比，ClassB 4.0 主要有如下较大的变化。 7 ? ]; L7 v4 g$ F4 `- i 1）核心库不再提供源码，而是提供库文件，用户集成更加方便。$ v% K" M1 y: \4 @" R* R6 C 2）启动自检与运行期自检统一接口，简化了用户函数调用。 1 v: d, Y) l) g$ E9 c 3）函数接口与 SIL 兼容，方便客户在 SIL 与 ClassB 共享代码。 本文以 NUCLEO-G031K8 为参考板，在 STM32CubeIDE 编译器环境下，介绍如何一步步移植 ClassB 4.0，移植 ClassB 4.0，你需要具备 STM32 开发的基本知识，这些基本知识包含但不限于这些，如 STM32CubeMX 的使用，STM32CubeProgrammer 的使用，编译器 STM32CubeIDE 的使用，熟悉 STM32 MCU，熟悉 STM32 软件开发等。如 果对上述基本知识不了解，请在 STM32中文官方网站 https://www.stmcu.com.cn 获取相应培训资料。 ) J. m( _& q) F9 \ ~9 D9 Y / A( _( J7 z$ | 02环境搭建8 Y) H& O* Q1 }( K ]' H 移植 ClassB 4.0 之前，用户需要安装必备的工具软件以及下载程序包。8 ? j" j0 ^8 C- z 1）安装 STM32CubeMX，可从ST官方网站https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html 免费下载安装，安装完成之后，运行 STM32CubeMX 可见下面界面。 STM32CubeMX 初始界面 
▲ 图1. STM32CubeMX 初始界面 2）安装STM32CuebProgrammer，可从ST官方网站https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html 免费下载安装下， 安装完成之后，运行 STM32CubeProgrammer 可见下面界面。 STM32CubeProgrammer 初始界面 
▲ 图2. STM32CubeProgrammer 初始界面 3）安装STM32CubeIDE，可从ST官方网站 https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html 免费下载安装，安装 完成之后，运行 STM32CubeIDE 可见下面界面。 3 B8 Q8 A0 z' e1 r1 hSTM32CubeIDE 初始界面 
▲ 图3. STM32CubeIDE 初始界面 4）下载 X-CUBE-CLASSB 软件包，用户需要下载自己项目 MCU 型号对应的软件包， 可从ST官方网站上 https://www.st.com/en/embedded-software/x-cube-classb.html选择对应软件包免费下载。解压 X-CUBE-CLASSB 软件包，得到下图所示目录结构。 X-CUBE-CLASSB 4.0 目录结构 
▲ 图4. X-CUBE-CLASSB 4.0 目录结构 5）设置环境变量，因为编译过程中需要使用 STM32CubeProgrammer 工具下的 STM32_Programmer_CLI.exe 命令生成 CRC，所以需要在系统环境变量 Path 中加入 STM32_Programmer_CLI.exe 的路径。否则编译过程中会出现找不到命令的错误。 环境变量设置 
▲ 图5. 环境变量设置 2.1. 使用 STM32CubeMX 创建工程 , s1 V) {0 z. a( ]4 ~8 |! P1 h完成上述环境搭建之后，接下来就可以使用 STM32CubeMX 工具生成项目了，本案例中以 STM32G031 为例子，创建基于 NUCLEO-G031K8 的工程。 使用 STM32CubeMX 创建工程的具体步骤这里不作详细描述，用户需要根据自己的应用使能和配置需要用到的外设，ClassB 的时钟检测需要使用定时器的捕获功能，为了确 保定时器的 HAL 驱动代码添加进工程项目，在工程配置中，使能定时器外设，否则生成 的工程需要手动拷贝定时器的 HAL 驱动代码，如下图所示。 STM32CubeMX 工程配置 
▲ 图6. STM32CubeMX 工程配置 在工程管理界面，设置使用的IDE为CubeIDE，然后生成代码即可。如下图所示。1 \: x! w( l7 B8 C. D! C! t! X. nSTM32CubeMX 生成代码 
▲ 图7. STM32CubeMX 生成代码 接着生成工程代码即可，同时拷贝 X-CUBE-CLASSB-G 0_4.0.0 目录下的 Middlewares 到 STM32CubeMX 生成的工程目中，最终的目录文件如下所示。工程目录 
▲ 图8. 工程目录 2.2. STM32CubeIDE 工程设置 双击 cubeide 工程文件.project，即可打开 STM32CubeIDE 的工程，拷贝过来的 Middlewares 自动导入到工程中，如下图所示。 STM32CubeIDE 工程 
▲ 图9. STM32CubeIDE 工程 接下来需要设置工程需要包含 ClassB 软件包的头文件路径，源文件以及库文件，如下图所示。 0 b& C) H1 c; l. x添加头文件路径和源文件 
▲ 图10. 添加头文件路径和源文件 添加 ClassB 库文件 
▲ 图11. 添加 ClassB 库文件 如果路径都添加正确，这时候是可以成功的编译工程的，如果编译有误，请检查上述步骤是否正确，尤其检查路径设置是否有误。1 |9 S9 _, M# y2 t9 l. Y4 g! j8 j编译成功结果 
▲ 图12. 编译成功结果 完成上述步骤之后，我们完成了基本的 ClassB 项目搭建，接下来根据自己的项目配置，更新链接脚本，添加代码调用 ClassB API 来实现测试功能。% k- j) e2 r' x4 R" j3 }' U# p5 m6 z Z6 C% R. j( j# J0 J & N% T% f$ W! f. B. m 2.3. STM32CubeIDE 工程代码编辑 " f) l1 a1 ]6 x 2.3.1. 链接脚本更改 ' O0 `# F$ \0 N' [ 打开工程目录下的链接脚本文件，本示例工程中的链接脚本文件名为 STM32G031K8TX_FLASH.ld，用文本编辑器打开文件，添加下图红色标记的语句，第一 个更新的地方是定义 RAM 测试的备份区，RAM 测试会用到。第二个更新的地方是定位 ROM 段的结束地址，在 Flash 测试中，会使用到该地址。 更新链接脚本 
▲ 图13. 更新链接脚本 2.3.2. 实现 Flash 测试1）在项目文件中，找到文件 stl_user_param_template.c 文件，根据实际项目 MCU 型号，找到 STL_ROM_END_ADDR 宏定义，更新其值为对于 MCU 的 Flash 结束地址，在本示例工程中，STM32G031K8 Flash Size 为 64K，所以宏定义为 0x0800FFFFUL。 更新 Flash Size 宏 
▲ 图14. 更新 Flash Size 宏 2）实现调用 Flash 测试的代码，ClassB4.0 库与 Flash 测试相关的有三个数据结构以 及 5 个 API 函数，初始化三个数据结构变量以及调用对应的 API 函数即可完成 Flash 的测试，非常之简单，通过 Flash 测试配置的参数，可以设定 Flash 测试的范围以及每次函数调用测试的大小。示例工程中，给出了每次测试一个 Section 的参考函数以及一次性测试 所有 Flash 的参考函数，如下图所示。Flash 测试参考代码 
▲ 图15. Flash 测试参考代码 上述代码中，FLASH_SECTION_SIZE 固定为1024，TEST_ROM_START_ADDR 为 Flash 测试的起始地址，TEST_ROM_END_ADDR 为 ROM 的结束地址，由编译器自动计算，所以在链接脚本修改中，需要添加_edata_load 变量。3）计算 CRC 值，Flash 测试的基本原理是编译阶段计算 Flash 存储区每个逻辑 Section 的 CRC 值，存放在 CRC 区域，程序运行阶段，ClassB 库函数动态计算 CRC 的值与编译阶段计算的值进行比较，如果一致，则测试通过，否则测试不通过。所以在编译 阶段，需要添加生成 CRC 值的脚本。* K$ P- X- R9 ]添加生成 CRC 脚本 
▲ 图16. 添加生成 CRC 脚本 两个命令分别如下。1 M7 R& j" A- y) j& n% s删除当前可执行文件命令。 rm -f "${BuildArtifactFileBaseName}.elf" 插入 CRC 值命令。 arm-none-eabi-objcopy -O binary "${BuildArtifactFileBaseName}.elf" "${BuildArtifactFileBaseName}.bin" && arm-none-eabi-size "${BuildArtifactFileName}" && echo " \"STM32_Programmer_CLI.exe\" -sl \"${CWD}\\${BuildArtifactFileName}\" 0x8000000 0x08010000 0x400" > call_prg.bat && "${CWD}\call_prg.bat" 上述命令需要注意的地方有两点，第一，确保系统安装了 STM32CubeProgrammer，同时确保在环境变量中添加了 STM32CubeProgrammer 的路径，否则会出错。第二，命令行中 STM32_Programmer_CLI.exe 后面带的参数 0x8000000 0x08010000 0x400 分别为 Flash 起始地址，Flash 结束地址，以及 Section 的大小，其中 Section 的大小固定为 0x400，Flash 结束地址需要根据实际项目 MCU 的 Flash 大小决定，本示例工程 STM32G031K8 的 Flash 大小为 64K，所以这里设置的值为 0x08010000。8 ~" i3 }5 g2 ^/ S 这样，Flash 测试的准备工作就完成了，如果之前步骤无误，编译代码可以正常通过。 2.3.3. 实现 RAM 测试 1）ClassB4.0 库与 RAM 测试相关的有三个数据结构以及 5 个 API 函数，其中三个数 据结构与 Flash 测试用到的数据结构一样。API 函数调用也和 Flash 测试类似，非常之简 单，测试也分为单块测试和整个 RAM 区域测试。示例工程中，也给出了单块测试以及全 部测试的参考代码，如下图所示。 RAM 测试参考代码 
▲ 图17. RAM 测试参考代码 上述代码中，RAM_SECTION_SIZE 固定为 238，TEST_RAM_START_ADDR 为为用户指定地址，通常为 RAM 起始地址偏移 32 字节的 RAM 备份区域，RAM 备份区域是用 于测试过程中备份被测试 RAM 的数据，避免测试过程中破坏 RAM 中的数据，TEST_RAM_END_ADDR 为 RAM 测试的结束地址，用户自己设定测试的范围，示例工程 中，设定了 8 个 RAM Section 的测试范围。 2.3.4. 实现 CPU 测试 1）ClassB4.0 库 CPU 的测试很简单，一共包含了三个函数，用户程序也无需配置参 数，启动时测试和运行时测试函数调用方法完全一致，如下图参考代码所示。 : f8 q0 ~5 u! j3 z( ^4 b$ ? CPU 测试参考代码 
▲ 图18. CPU 测试参考代码 2.3.5. 调用模块测试 7 l! w" \9 u5 Y! K7 Y1）在主函数中，实现 FailSafe_Handler 函数，该函数是在测试出错的时候调用，参考工程中，在 While 循环中闪烁 LED 灯给出出错指示，实际应用中，用户需要实际要求来 实现该函数，同时在 main 函数中依次调用上述模块函数。 $ C) O$ [2 g! G, F7 @% { 调用模块测试参考代码 
▲ 图19. 调用模块测试参考代码 , I& ]+ t: n. p1 D8 ~ 03执行测试 安装上述步骤添加完代码之后，检测代码书写无误，即可编译工程，如果编译过程中 提示错误，需要检查代码书写是否有误。 编译成功 
▲ 图20. 编译成功 下载程序到目标板 NUCLEO-G031K8 上运行，观察 LED 灯是否闪烁或者通过在线调 试可以证明程序成功执行。 ! k1 G8 }7 w6 L% k1 g& e/ D. r5 e, m/ t! s) J/ K( H # C/ y; b8 K. P `9 F6 s7 H 04注意事项 ClassB 4.0 以库的形式发布之后，移植 ClassB 4.0 不再那么复杂，在移植过程中，注 意以下几点，就可以顺利的移植成功了。0 `% d4 b j# d. L- e7 N6 @ 1）必要的工具必须安装，这些工具包括 STM32CubeMX， STM32CubeProgrammer，STM32CubeIDE 2）STM32CubeIDE 中相关路径需要设置正确，这些路径包括头文件路径，库文件路 径，源文件路径，库文件。 * x4 g" u+ N: r- D6 i/ c2 T 3）链接脚本需要更改正确，否则会导致错误。 4）插入 CRC 的脚本命令必须正确，否则 Flash 测试会失败。 9 N6 U5 f; G5 } G 5）与 MCU RAM、Flash 大小相关的宏定义必须设置正确，否则也会失败。 # |. T' c2 }- s' ]0 [! m 05小结 本文一步步介绍了在 STM32CubeIDE 环境下移植 ClassB 4.0 的过程，供客户参考，在移植的过程中，同时阅读用户手册，移植就是非常简单的事情。5 S" S7 V$ T$ Y, l, ]3 V5 L6 O4 O |
