01 引言
STM32MP13x 系列 MPU 是 STM32 Arm®Cortex® MPU 家族中的一部分，它拥有单核Cortex®-A7 核心，支持核心频率 650MHz~1GHz，不仅能够轻松运行 Linux 操作系统，还同时提供官方 HAL 库，用于支持基于 RTOS 或无 OS 的项目方案，即裸跑应用程序。

本应用文档将就以下几个部分简述如何在 STM32MP13 系列 MPU 上开始无 OS 项目的开发：
• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
( p3 m# ^6 ]# y- X• STM32MP13x 工程的创建
7 |- H4 b) m) K9 S) ?5 B5 ~" }7 L• STM32MP13x 工程的在线调试
. G; b5 |: W) v• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
) Z! h7 h$ _1 Y% S& Y
02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
: c3 S# ?9 _5 `, X, m; A2.1 开发工具及环境
STM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
1. 烧录工具：STM32CubeProg （ 版本大于 v2.15.0）
2. 配置工具：STM32CubeMX （版本大于 v6.10.0）
4 n( i) Y8 E. q/ g. g9 B1 p3. 开发调试工具：IAR（版本大于 v9.50），或 STM32CubeIDE（版本大于 v1.14）
本文示例基于 STM32CubeIDE 开发调试工具。
; E: l2 e2 {! i9 n- P* Y

' Y: S6 w* l; U; g" j2.2 STM32CubeMP13 开发包
STM32CubeMP13 开发包同步发布于 ST 官网 www.st.com 和 github.com，可通过如下方式下载：
7 a2 E1 [5 D3 Y1 F1 t1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
! {0 L2 p4 p7 E$ @3 Z3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
0 u/ ?! n+ k; x. DSTM32CubeMP13 开发包运行在 Arm® Cortex®-A7 处理器上，由以下三部分组成：
• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
" r" y4 D" G7 h1 v; s3 @+ |• Level 1：中间件，包含 Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），USB Host & Device 库
# U! A. Y  q& u( q• Level 2：包含各种板级示例程序
除此之外，还包括一些工具助手等。

( w4 ~! d6 h( Y9 t$ W# z

% w' K1 \* S6 e& y4 Y▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架

% [( r0 H( @+ k% f! D) l$ U9 ~, }. X4 J
2.2.2. 源码目录结构
( J& n  D; }2 L) }
▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录
5 ?# Y" \7 M. I* `7 j
- f7 V6 O8 Y. |$ r; Q- w% m2.2.3. 开发包支持模块列表
9 m6 L. d' T" p1 g; L已支持的 HAL drivers :
• ADC, BSEC, CRC, CRYP (including SAES), DCMIPP, DDR, DFSDM, DMA,DTS, ETH, ETZPC, EXTI, FDCAN, FMC_NAND, GPIO, HASH, I2C, I2S, IWDG,LPTIM, LTDC, MCE, MDMA, PKA, PWR, XSPI (QSPI replaced with XSPI),RCC, RNG, RTC (including TAMP), SAI, SDMMC (including EMMC), SMARTCARD, SPDIFRX, SPI, TIM, UART, USART, USB
( Q3 d- o! z' G" g
( C$ Y' m7 a. R& O- s. }& r已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART

" j/ a( Y- m) Q1 J' XBSP 与 BSP 组件:
2 ?6 p. r0 [; t+ ]# G) }' O- P) J• 基于 HAL 封装了更高一级的 API，为 LED、按钮、相机、LCD、SD 卡和 COM 端口提供 API，包含了以下一些外围器件的驱动：GC2145， LAN8742， MCP23x17， RK043FN48H， STMIPID02
- I7 F7 I: T7 z* N9 ^
7 j$ d3 w- S( Y/ d: B- I& n9 V# j2 p中间件程序:
• 包含一系列支持某种服务的库文件及接口文件，目前已支持：Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），STM32_USB_Device_Library,
, r  g) {1 f) q$ ESTM32_USB_Host_Library

* B0 w9 U7 W' n3 n, b5 l0 |, ?7 n5 W项目工程:
1 J" B+ i' G" {( E, F8 H5 X• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
+ }' d: J8 `+ F3 F! m" t• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
) G6 A! D/ A, f: j• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
3 X0 X: _+ e) A6 N4 U6 }• Template: 板级工程应用框架。

! A* D+ u3 v. ~1 R, X, O' Z  [实用工具:
! q" Z0 I* V% j/ e" M, j4 s5 {- p• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24

! H% A8 |, z" n' w3 b
03 STM32MP13x 工程的创建
( R; @7 z- O% f+ a1 l9 H0 uSTM32MP13x 工程创建，可通过以下两种方式：
  F. |9 Q# M& D1. 使用 STM32CubeMx 配置并生成项目框架代码，并基于该框架代码开发应用。
! h: Z7 O, L1 q. S0 \2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。

; V4 `7 |+ g- |$ b3 ?/ c, \+ l2 Q# @3.1. 从 STM32CubeMX 创建工程
STM32CubeMX 是 STM32Cube 工具家族中的一员，它采用简单易用的图形界面，可以帮助开发者快速配置硬件和软件。可支持从 MCU/MPU 选型，引脚配置，系统时钟以及外设时钟设置，到外设参数配置，中间件参数配置等，并可生成适用的 C 代码项目。

+ C9 e! z/ f& i9 z本章节简述如何通过 STM32CubeMx 生成适用于 STM32MP13x 的裸跑应用框架。使用该方式无需提前下载 STM32CubeMP13 开发包，STM32CubeMx 可自动联网下载。
- ?) t+ ~. g6 N) T4 |% T$ o1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
( Y( e3 l$ p9 O2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
9 ?  @  n0 v+ [; F3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。
8 y! p5 D$ j; v+ [" \/ P) c5 ~
$ \5 z5 Q  q; {9 m2 t$ B
▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件


; Z- J: T! t8 n▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型
/ U# j0 e, E( G) E
4 G% Q8 `. Z) d- ]' W, V
4. 切换到 Project Manager 标签页，输入工程名称。
5. 在此页进行项目选项配置，可保持默认。
  ^, m  j- ~* \$ b
' ~& L/ y9 I% H' M9 A
) b7 o! W: G. g3 r: x▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面
6 e( {7 W8 w( k: s
2 l0 l1 r0 f, Q0 P
5 E- e* ?3 V% h- a6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
7. 使能 RCC 和 DDR。
) t9 Y/ N# j/ G. U/ O8. 配置各外设总线，配置方法与其他 STM32 MCU 相同（也可参考 Help -> Docs & Resources）
# ]; h, k' V7 X4 g/ H
9 `& N2 K5 F! ]- {( t2 D

7 \, d3 e- M# g/ k

8 s3 A  T+ q1 k1 U. D+ Q- G▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面


1 ]% i+ l1 a: c' {! T0 G4 S9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
' I( @6 N/ t8 l! q8 S: e11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。

7 V3 B9 {0 y* t- s
▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面
5 c: e3 q; Y4 a# B
. f& V3 c" [" k1 j2 ]' L8 M4 S. M
/ Q  q& s) e# q, w1 {5 a12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
13. 若第一次使用，软件将提示是否下载 STM32CubeMP13 开发包，可点击“yes”，软件自动联网下载前述 STM32CubeMP13 开发包。
14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。


, h! G: t1 d9 e% u▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面
; m9 e0 p1 X2 L
▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例
; ^  m0 C* H/ i
15. 至此，工程框架已生成，可通过 STM32CubeIDE 进行用户代码的编辑、编译、调试。
5 w* ]7 f& H* W' _

5 W3 e$ C( d7 O. z7 ]) K  ~5 \, z3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
若已事先通过 ST 官方网站或 Github 下载了 STM32CubeMP13 软件开发包，也可导入开发包中的工程示例代码，从示例代码开始进行项目开发。

这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
+ W) z9 F# L9 [. d0 E1 j; h项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
( Y# P, j' h; }  N- T4 t4 l) R1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…

▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单

! m; f- E4 Y( }& E$ w* B* I9 O& L+ O, M- s
3. 选择 Existing Projects into Workspace
' }) q9 o2 K0 a+ m% {, c5 o; P4. 点击 Next>

9 P8 z5 U1 l; A* E4 V  ]
▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目


5 J& x, w% f  @5 q4 _5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
$ W, ~! r+ K: _6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
+ X) M' b$ {! X, f4 @4 }7. 点击 Finish，导入 Project
% y* q( \* x2 ~' X: c) z

▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目

+ E5 t' J9 I/ n# h2 V. B
4 l- E! Q) x' R+ w! F7 R! x7 J8. 工程导入完成。
4 P' y7 K1 u4 o& v

- O6 E; q$ n6 c' \9 G1 d04 STM32MP13x 工程的在线调试
工程创建完成后，接下来本章节将介绍如何基于 STM32CubeIDE 进行工程编译及在线调试。
* g8 W% m# K% e2 S$ s5 ]6 p" F) a
STM32MP135 内部包含 128KByte SYSRAM，若代码小于 128KByte，可直接运行于内部SYSRAM 中，适用于验证一些简单的外设实例。若代码大于 128KByte，则需要将程序运行于DDR 中。下面将分别阐述。

4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
) H6 h( W$ M. @$ g* @仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
$ v: z/ C- _) \1. 首先，将开发板切换到工程模式
2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link


7 J! V0 B+ e3 L, u- d# o▲ 图 14 开发板切换工程模式
* T9 ~/ |- ^( a( j# I
4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。
! k& m* m( H% m4 s7 D4 }
7 _2 D! O3 `! @* ]
▲ 图 15 选择编译工程
- z1 D0 b7 {6 ^4 `$ C
/ F/ p/ ^/ a5 ?/ r
% T: x* q5 z  u. P2 l  l5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application


▲ 图 16 选择调试项目方法 1
6. 或点击 Debug 图标
* U" U( ^4 q) [7. 进入 Debug Configurations….


2 F5 X6 b% ~- g" Y▲图 17 选择调试项目方法 2


8. 进入调试配置菜单


6 s6 S! W7 P8 O- g' G* F- ]3 ?▲图 18 调试配置页面
) u/ G% z8 F( o) d
6 v, @  M) S. P8 C
" h- ~& q; ]0 {



1 B3 Q( y7 g$ u+ L2 T- G( H6 s9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。
. Y7 A6 A# y. I5 ^9 g

# B+ F  M% U$ Z4 }7 h+ N; }! V▲图 19 项目调试窗口

. A  y3 Q* _: C3 e6 V  G4.2. 在 DDR 中调试程序
当代码量超过 SYSRAM(128KB)的大小时，需要将程序运行在 DDR。这里以 BSP_BasicTemplates 工程为例展示如何开发运行于 DDR 的用户程序、

1. 首先，按照前述方法导入项目工程

7 K' h& z8 _* v) u6 v/ U+ K
+ |* l  Y$ N1 M. Q2 i8 x/ ?▲图 20 导入 Templates 工程


6 c" q6 @, a% k" J2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义


! O" t" z, c) Z% e" _: ]% q▲图 21 使能 DDR 宏


7 k/ t7 a2 I$ A- ~- Q3 j9 H4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
6 I% f; S  U+ p9 |$ s6 _' B6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR

% _( H: y2 k/ B  w8 {7 c
0 r' X  I8 V- P5 O" P8 s4 {& S" M▲图 22 修改链接空间

0 W8 l2 k! B$ U' i
2 t2 {, w6 I/ ^- b% O% Q7 V▲图 23 选择链接文件
- ~, z; X( r: `  t7 U& G5 \" k# D
7. 在调试之前需要先运行 DDR_Init 对 DDR 进行初始化
8. 按照前述方法导入 DDR_Init 工程，编译后全速运行一次，并保持开发板不掉电项目路径：\STM32MP135C-DK\Examples\DDR\DDR_Init

/ e+ u6 @& L6 v
▲ 图 24 运行 DDR 初始化


9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。


/ X7 Q2 Z# [6 [, k2 R▲ 图 25 修改调试参数
8 a( U3 O" @4 c) B4 l4 ?( y3 \" U* m( `
- K: {6 K3 e- Q' h. \; v* r
# U, w9 V8 w" U4 c8 [11. 点击 Debug 进入调试
7 ?. @# q" X3 Z: [4 o5 ^12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置




5 u* _5 V, N$ t▲ 图 26 在 DDR 中调试工程


! v3 N- ]! M, i( q$ L05 从外部 Flash 启动

6 R4 j( `# T. d4 X$ U9 l, d% Y
4 v3 `* S0 T/ G! Q, s% E▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
/ D1 z$ d+ i4 ]9 o2 K: C; ?
从外部 flash 引导 STM32MP13， 一般需要包含两个部分源码。如上图所示，芯片上电后，首先运行内部固化的一段 ROM CODE，ROM CODE 从用户配置的启动器件中寻找 FSBLA，并将其拷贝至 SYSRAM 中，FSBLA 运行后，执行 DDR 初始化及用户代码（CUBE EXAMPLE）拷贝到 DDR 中，最终实现跳转到 DDR 中运行用户程序的目的。

" h) ?1 z' J/ U这里以 SDCard 启动为例，在第三章节中，我们编译调试的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程，即实现了 FSBLA 部分的功能，BSP_BasicTemplates 工程为实际开发的用户项目。完成启动需要将这两个工程生成的镜像文件都烧录到 SDCard 中。

1 d( U+ K' P1 P# ?* l, R1 c! T- s• FSBLA 需烧录到 SDCard 的固定位置 LBA128 或 LBA640，ROM CODE 固定从这两个位置寻找 FSBLA。
% \2 ]; g8 W) s6 a8 H• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
3 I# J9 I2 ~( t2 P• 如果有烧录过 OpenSTLinux 的卡，需先格式化。原因是 ROM Code 优先从 GPT 分区表中寻找 FSBLA，若分区表存在，新烧录到 LBA128 位置的 FSBLA 将会被忽略。
- ]! j) b2 V; k( h" b
  `4 q' Z* Q4 m" W▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout

$ A) k3 f8 r$ `; q' k需要注意的是，FSBLA 和 CUBE EXAMPLE 都需要加入 STM32 Header，才能被系统识别。STM32 Header 是 ROM CODE 加载二进制文件的必要格式，每一个被 ROM CODE 加载的二进制文件都需要在头部添加特定的 STM32 Header。STM32CubeMP13 开发包中提供了ImageHeader 工具，用于为项目二进制文件添加 STM32 Header。开发者不需要深究 STM32Header 的详细内容。

▲ 图 29 STM32 Header 信息
0 ?8 R; R" C/ J( A3 Z
为用户程序加入 STM32 Header，可在工程配置的 post-build steps 中加入如下命令：
- M% f9 r4 G0 r8 ?5 N“(path_to_STM32CubeMP13
5 z  s# R. s2 b5 HPackage)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
; }( p, Q0 E9 C/ o. a"${BuildArtifactFileBaseName}"


1 m6 A9 g% n4 l, @7 `* T重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。

) |9 C% e. J8 l5 x8 c( q  _7 v& V▲ 图 30 添加 Post-build 命令
, V: a. c1 m3 z$ `1 [8 P$ ^
- g" w) T6 e" J5 Z3 ~注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
8 o  U6 G, ^! c. p3 o
至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
8 J2 K1 U5 n9 U0 n: y) a: h. ]' e1. 已添加 STM32 Header 的 FSBLA_Sdmmc 目标文件：FSBLA_Sdmmc1_A7_Signed.bin （即 FSBL）
2. 已添加 STM32 Header 的 CUBE EXAMPLE 目标文件：MP13_BSP_BasicTemplates.stm32（即用户工程）
+ r; i% n% M* X2 t* ~; }
烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
\Projects\STM32MP135C-DK\External_Loader，以二进制的方式提供了烧录时需要的两个引导文件，包括：
1.STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32
2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。


) Z7 S: N2 ?! r% m9 yOpenbootloader 实现的一套 IAP 应用，执行烧录流程管理。SD_Ext_Loader.bin 工程执行SDCard 设备的实际擦写操作。


目前，引导设备可支持 SDCard，QSPI NOR FLASH、EMMC 等，若项目开发中需要修改适配不同的存储设备，可联系 ST 窗口获取烧录工程源码。
" V3 P2 a4 Q7 t; c4 y! D6 h9 S
将需要烧录的两个文件拷贝到 External_Loader 目录下，与烧录工程的两个文件存放在相同位置，然后修改 tsv 文件。完成后，目录中文件列表和 tsv 文件内容如图所示。

0 P  s4 G& P8 d- F4 H$ d▲ 图 31 烧录文件列表

3 H9 R0 C% F/ ~$ w▲ 图 32 tsv 文件内容
0 a8 b. h1 ~" e' q  H
/ I- s& k5 f! N  z2 j
接下来，即可使用 STM32CubeProg 进行镜像烧录。可支持通过 USB 或 UART 连接，不支持通过 ST-LINK 连接。这里以 UART 连接为例：
1. 开发板跳线设置到 000 并上电
2. 连接 MicroUSB 口，查看 COM 号。注意通过串口连接时需要断开 USB OTG
3. STM32CubeProgrammer 选择连接方式为 UART，选择相应 COM 口
- F& z' h, l$ Z& Z4. 点击 Connect 连接

% K0 u- i1 z, y% g! `

5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
. w) G/ U" J5 ]% V$ {% A1 {, a# X: X6. 点击 Browse，选择目标文件夹：\Projects\STM32MP135C DK\External_Loader\SD_Ext_Loader
7. 点击 Download，开始下载镜像


- f* x$ c( V+ M. m+ U( W  u- F

8. 等待烧录完成
* v6 C4 v: x2 Y; j1 a0 a9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
* x9 O, V+ D8 P# A3 b10. 重新上电，即可引导启动
& |5 v& r7 e3 C0 t

. h. ^8 @* R; P2 k( P1 K% R转载自:STM32

# l8 h  W! `" u0 _  o