01 简介
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。
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。
2）启动自检与运行期自检统一接口，简化了用户函数调用。
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。

$ z5 @1 P  L) F. f6 F  o+ X
02环境搭建
4 c; c* b8 S+ N! F  m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。
' a% _; u# J# d: n1）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。
+ `! z* d2 }5 g9 v3 C9 k

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。

STM32CubeIDE 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。
4 V1 ^+ Q4 ~$ I9 L9 o% t  J1 l

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
" _$ m, P  P( X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。
' G! m. h+ }) X) j& Y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。

STM32CubeMX 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。
" V1 q; k& U( \3 V* q" r1 V6 s

工程目录

▲ 图8. 工程目录

2.2. STM32CubeIDE 工程设置
% `' [1 ?; G* b7 e: b  U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。
- R$ x; W  i, ~( T

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。

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。

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。
/ j( r& ?1 u; d& N" q0 _

& P$ Q0 Z9 q; X2.3. STM32CubeIDE 工程代码编辑
2.3.1. 链接脚本更改
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。
7 i1 ?  i! X' N% i8 E

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。
' M$ ]  E1 k. T: Z: ?- o

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。
: Y% W1 }, h. \6 v5 }" {& U

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 Q$ X$ b. ]' ?6 B# A( F删除当前可执行文件命令。
rm -f "${BuildArtifactFileBaseName}.elf"
插入 CRC 值命令。
! w1 b1 G" {+ }; C. r( O. O6 Karm-none-eabi-objcopy -O binary "${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"
( k0 }. r. M+ E7 S& N! Q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。
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
8 i0 k5 a9 A- |- F( w  m( s1）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

( d* K0 D, j  ]* V( Z! i3 W/ h" {; x
* l5 [8 J; ?. o( j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。
% B/ R5 X5 ]: w: _! r2.3.4. 实现 CPU 测试
4 ~8 R- o. v- k8 j1）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。

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
1）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。

调用模块测试参考代码

▲ 图19. 调用模块测试参考代码

5 l) r  u5 G8 Y* C+ }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。

' w7 h8 a/ C. F
5 @. {5 }9 L8 m- B04注意事项
/ _  b' W8 o7 ^: ^  D% }# YClassB 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。
1）必要的工具必须安装，这些工具包括 STM32CubeMX， STM32CubeProgrammer，STM32CubeIDE
1 X7 k9 _0 W( {3 N- t2）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。
: A, h/ P! i3 ]% w1 h; F3）链接脚本需要更改正确，否则会导致错误。
+ R: F) V7 r: ^7 A1 ]0 @4 ?7 L) i/ e4）插入 CRC 的脚本命令必须正确，否则 Flash 测试会失败。
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。

+ }. c# @* w# h8 o' h$ q* T+ c) o
7 a( |: ^' T) ]) t$ a& V05小结
  U) u; |0 Z- P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。

! J3 {. y9 q9 N4 w: r