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。
1 L2 a5 `0 W$ T. q, W) \
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
5 }  B8 k2 F5 c• STM32MP13x 工程的创建
• STM32MP13x 工程的在线调试
; L0 Q1 i7 |$ h- _  E• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
% f3 x2 V2 o+ @
9 E3 j3 p8 o; M. N02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
8 P5 c* I7 B3 l2.1 开发工具及环境
/ N6 i/ S: ^) J0 uSTM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
7 x; t% W6 f4 B( d5 _$ R: @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）
3. 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。


! R3 S6 O: \1 C: x1 |! A* V: [2.2 STM32CubeMP13 开发包
8 e: _5 N( |8 S1 v. S" jSTM32CubeMP13 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：
1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
8 I6 y# ]3 r! z! @1 D! Z) e) W& [. N3. 通过 STM32CubeMx 软件下载
! {+ p' k6 f, W) T
2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
7 P, ?& f/ N# q, W" sSTM32CubeMP13 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
• Level 1：中间件，包含 Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），USB Host & Device 库
• 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。
  _3 p" c% e/ d3 M( q
2 @& [* N9 W2 ?  V/ S

▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架


2 v+ A$ ^& A6 ?# \1 ^% [2.2.2. 源码目录结构

) E1 {. M% c' h: q% N- v$ r" ^▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录

& F) ^6 ?1 _. ]) h2.2.3. 开发包支持模块列表
# s* u* L  Q! t$ q# s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
  _1 z+ r* K( K/ y! Q) J
) M4 N2 ~2 F* ^5 r: m已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART

% Q7 U2 X. H) _3 c0 y' d" H' V. PBSP 与 BSP 组件:
: a6 s3 p4 @/ `6 I6 \• 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

0 ~0 B9 F$ _' X( T3 N2 d中间件程序:
6 _4 s+ b3 x2 k; k; ?• 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,
0 _& _8 d7 e, J5 K. ?STM32_USB_Host_Library

项目工程:
  f4 F2 C- v: w2 X4 J! f5 p• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
$ h/ |9 y. c7 r; A8 _$ Q5 @8 r& p• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
6 Y4 r+ w9 d7 h  p1 \/ W( G5 e• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
• Template: 板级工程应用框架。

. ]2 M9 m3 n- G实用工具:
• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
* P; [% |4 U' U% x$ |/ D* Z2 W0 f• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24
: x& |$ H4 f. v+ y# a- Z( V- F+ j
3 }: I! c; @  C. I: i
03 STM32MP13x 工程的创建
3 ?% E, _5 u, HSTM32MP13x 工程创建，可通过以下两种方式：
1. 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。
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。

3 Q  F6 t' K! M2 T4 [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。

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。
' H% K1 R7 T4 U4 n% U+ E1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。
3 Z' d) c5 f' h* C& ]" n
# g+ n/ n3 q" C; F& S! Y/ A& f8 M
- B1 m( m% h7 V7 h% i: M▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件


- d( i% f# {: b7 ?7 E$ @9 ]8 V▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型
1 M0 o: x, z- L' m
1 @' w3 K: q' M2 r6 e0 D+ y0 M
: Y" G3 ?& U9 p4. 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。


4 r3 B# @- A: f* N/ p▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面


6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
7. 使能 RCC 和 DDR。
, h, e9 ^: m9 ]0 h7 @: E: N9 d8. 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）


9 l" K, }) ~1 _3 U8 D0 g
+ C4 _- s- T% C5 y
; b6 k' P7 l8 R7 H" O) [
# W; I! z' E# S0 N3 o) I( p▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面
/ S; m# }& }  T/ N3 w: L' [

9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
3 R$ X4 I" _6 L7 B; |6 L$ i7 U+ ~10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
% u) c1 |* m: \( P. K! g2 ?3 w1 J9 X11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。
1 L; S- V/ H6 W) f7 q

▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面


12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
2 T2 ]- O- W1 f2 Y/ @. N5 t13. 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。
, l% V! A$ C3 ^. [. g. y14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。

6 ^8 n7 d' r( S
; O# g/ P/ M* k0 b* V▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面
. W. U# C4 X& c9 E: e# V  V, B2 |' R
▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面

* R/ {- Y8 |; ?& |5 n▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例

* L, h0 X1 s( c7 e1 ?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。

& Y5 g1 d0 i. ], b% {6 U- D
3.2. 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。

1 u' K# K  o  _/ i2 G) `这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
) v( p/ K" H# Y3 P% B1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
9 N8 \# e7 d1 S0 \2. 点击 Files -> Import…
! g2 U! L0 C; P9 J! y7 u! J
/ ]% J' M" @" n1 ~; V▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单
- u+ H5 l! w5 X( J
1 M8 |" Z" [6 y" Y3 x
) O2 V+ x; Y4 F# s/ K6 ]; b3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 点击 Next>
. a' i0 ~! m$ N8 D, U0 Q
8 \, x+ i- [; B
! n" {# n8 l; p▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目
0 Z0 z, Z' a8 U4 W' \- J) M  i- s+ ~

( Y: Z, a% G! {# G2 G5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
7. 点击 Finish，导入 Project
1 Y% ^7 w3 |0 a. ?9 T, C: T  O
5 c% R" B  I, u: X. l: G) {4 n
4 J" }  r1 W0 T( Z9 ~▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目
! u2 f+ h$ q& G

) k* `6 X/ v. k  V6 N8. 工程导入完成。


04 STM32MP13x 工程的在线调试
, z1 }! D- N8 ~4 V2 U7 H+ u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。
1 Y: c1 O& k3 p
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。

& ~9 b8 B4 c# w  f3 I8 w+ ~4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
) z$ Z+ Q2 I3 t3 A$ _1. 首先，将开发板切换到工程模式
( w; x/ n0 Z! h# u2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link
$ |4 C1 h7 v" x' H

- a3 V( g8 b6 m7 v# \▲ 图 14 开发板切换工程模式
$ E% C5 \: E* \1 g. J8 E" i
4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。
: Z& o# l2 w/ f$ ]; H
0 \# k. t. _6 a6 l
▲ 图 15 选择编译工程

; D3 x$ D- X* c  u( u5 Z
- g* W+ q' R& J5 d$ ^, J5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application
8 g  }# p+ O1 |2 G% Q) ~

▲ 图 16 选择调试项目方法 1
! @+ }2 C5 E$ m4 @. T6. 或点击 Debug 图标
7. 进入 Debug Configurations….
/ f# I- Q4 X) x$ K
! Z' I" G) P5 |/ e
▲图 17 选择调试项目方法 2

7 E& R# h6 n( V
8. 进入调试配置菜单
! O: a0 f8 C% N- Q, y
2 o3 g. X  C( `2 H0 Q3 Q
- ]6 S: q: |( K0 d2 a( D, {# h0 ^▲图 18 调试配置页面



/ S. M6 m6 L$ a4 Y8 |& Q/ a
! e0 i( F) x8 V- p( o7 k

5 e9 v% D* {  R# I' |, j9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。


▲图 19 项目调试窗口
& s/ ^4 \! y8 d7 Q$ m
' j# J$ D2 n; R7 z4 D/ X! u* W* S4.2. 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
6 I8 F  d+ q& R! O6 \, k. y
! D4 K- Z6 v- ]
% l5 B! X  g1 `) y▲图 20 导入 Templates 工程
3 U6 M. ?9 Z9 e1 v6 Z, {' x% Z

7 Y- ?6 l% F; S% H! ^7 r2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
+ w9 H) R2 k6 _' @

▲图 21 使能 DDR 宏

& }, a: r, U/ E. _
+ ]. o% f* f  v/ J& A# ~4. 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：
; x' G. ^! L2 u, X6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR
- y3 i8 b; n' G) z' L9 q% \

$ `  c9 p6 T0 [5 m0 R% P9 a▲图 22 修改链接空间
  v8 k( s& I; B

; _* A5 [/ Z1 _- }0 b  n▲图 23 选择链接文件

7. 在调试之前需要先运行 DDR_Init 对 DDR 进行初始化
. E$ H$ N0 q# M( }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


▲ 图 24 运行 DDR 初始化
* y9 o6 }5 x, z
9 `- s$ k& f: T! ^/ a: t3 W
9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
7 q0 _) ?5 K. B- c4 \. `( h

2 D3 o+ t8 d+ e) {4 J8 k/ g0 }  [▲ 图 25 修改调试参数
5 I: r, f* D6 C" w1 F

3 U% N9 `7 u: J! e1 u/ G' P' Z11. 点击 Debug 进入调试
9 ?. N, v& {0 ~4 t4 a9 q8 G1 m12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置


9 k: f: g; y1 d5 J! B( m5 Y6 t

▲ 图 26 在 DDR 中调试工程
  v. D+ ]  U9 B# e( u9 J9 w

05 从外部 Flash 启动

+ H; w* z6 }$ w$ d8 k
▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
+ L& T4 w  Q0 C- |9 i0 p* T
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。

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。

• 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。
• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
; `/ s9 Y7 ?) I1 q1 a• 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。
8 x- [% X& w! L3 L8 m' |1 y
▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout

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。
! T; U# i5 |% M" A+ K
▲ 图 29 STM32 Header 信息
8 j" l) f; p* w) I
4 h1 r+ L  C  e8 w0 R  L+ |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：
) r+ D, c% A. T8 h“(path_to_STM32CubeMP13
  K9 O" Y4 I& {2 I( cPackage)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
; u0 Y/ `, Y$ H) N$ C( _& ~1 [0 W& G"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
' R' m" [8 p7 m6 a5 T! L"${BuildArtifactFileBaseName}"
0 W; b9 Z8 e) N8 X  k
9 F5 N- S0 X( K' k7 E/ O
6 Z4 v- ^# @4 R: z! A+ F重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。

▲ 图 30 添加 Post-build 命令

* _- E2 `* [, i4 B" L注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
% t5 G( S% S) J3 k& Q3 D0 I' a* G- N
$ w1 Y/ @- @0 C/ Q$ {" |至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
1. 已添加 STM32 Header 的 FSBLA_Sdmmc 目标文件：FSBLA_Sdmmc1_A7_Signed.bin （即 FSBL）
, b0 h" z$ x) x; J7 a! _, I$ Q2. 已添加 STM32 Header 的 CUBE EXAMPLE 目标文件：MP13_BSP_BasicTemplates.stm32（即用户工程）

烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
/ H$ l& f8 Z  v1 N; b* M( d\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
" v. C: S" o9 n3 m! C6 K& e$ J2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。


Openbootloader 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。


0 |7 Q1 s& {+ W" {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。

) A& \  w$ t. x; @5 Y8 C9 A: ]: X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。

. S2 ~9 [& U% n8 B  [# ~. _$ p▲ 图 31 烧录文件列表

- |5 U" S% w9 d$ m/ S" {/ L▲ 图 32 tsv 文件内容

, j3 u& j% ~7 ]& A% u% X1 S
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
" K4 ]4 v) |" Z4. 点击 Connect 连接



# P9 U" x- ^; `' E/ _4 Q" t5 u& C! b5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
2 C) f6 ^  v# k: t4 X3 D4 p6. 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. o% J/ C6 a6 T' F
, A) ^) V) u% q+ {5 j1 g" @; E2 e
; [* z9 U6 P+ U1 Y+ V4 n% L
8. 等待烧录完成
" C$ h: ?) G1 m0 E9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
, Q. v6 k; y' J+ X$ Y8 e6 ]7 y10. 重新上电，即可引导启动
9 M5 g3 X  J$ e( p
. E$ @! v3 N% i% c3 B
$ `" s0 X5 e4 T7 b9 @: p转载自:STM32


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