01 引言
# h8 \9 T6 v1 e- T4 USTM32MP13x 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。
' i# h, h. R5 r# m
: `7 Y2 y9 c2 `9 k7 o" f5 x6 s- F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
" M. d7 r' n( p# a* o/ i* h• STM32MP13x 工程的创建
7 p: Q5 i" p. M3 \1 Z/ E9 U5 I  O• STM32MP13x 工程的在线调试
• 镜像烧录及从外部 Flash 启动

02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
2.1 开发工具及环境
+ X1 I% q6 \( dSTM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
% B3 o; ^( @! Z- N1. 烧录工具：STM32CubeProg （ 版本大于 v2.15.0）
8 o' O" z! V5 l( R. C. E$ {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。


2.2 STM32CubeMP13 开发包
' E0 j. W! G3 W1 ]. tSTM32CubeMP13 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
/ z6 y5 z: J) G4 v2 b" Z+ Y' D3 E2. Github 仓库链接
3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

0 Q; t3 N9 p. F* M2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
STM32CubeMP13 开发包运行在 Arm® Cortex®-A7 处理器上，由以下三部分组成：
$ R% H0 U% w0 d. J5 S8 e• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
* X* G8 y0 i" _3 }• 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
% y+ z( d- U9 K) H除此之外，还包括一些工具助手等。



, ^; D/ W0 W! i% G1 c0 V▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架
! w; O+ J# n' V  K' y; r7 h3 V

2.2.2. 源码目录结构

' I3 K# `; I# m1 C  ]▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录
+ c. ^7 ]" ~# n
! s/ ~8 e4 Z2 V5 ?2.2.3. 开发包支持模块列表
9 a1 b( Q1 N0 _! Y已支持的 HAL drivers :
1 Z7 C# m6 r. |5 a• 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
! Z6 x  q9 P5 I
/ L% c  ]  ~9 x* r! l已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART
' y5 k- a1 h; t# q( n! p
BSP 与 BSP 组件:
* r( X  B! e6 k  T5 T1 x( p• 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

中间件程序:
* i! ?" ^& L0 `• 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,
STM32_USB_Host_Library
. z+ N* m' r# z! h6 v7 [
项目工程:
• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
! h& c& Y; L5 V: \, X' v: o• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
3 z# Z* \5 c( n• Template: 板级工程应用框架。
2 x0 K) W4 K8 F7 A4 g7 j
  y* ^0 T3 h  w  Q9 t) d# A实用工具:
• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
+ S0 b) l# Q& h4 s• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24


03 STM32MP13x 工程的创建
  C# l8 d* b. q* D2 x, `STM32MP13x 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。
0 H6 E. }) q- z1 F. B! G) L" |+ {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。
* ?: H5 O* o  i. Y8 @
3.1. 从 STM32CubeMX 创建工程
0 o6 Q1 T! \- wSTM32CubeMX 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。

' ^4 T2 O% X+ t" V, G# b5 N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。
1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
- T% ?: r1 l) y2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
# f- N* }! o* |0 N+ X3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。
: v) x1 x0 H* _" ]& ?* R; F

6 v/ _4 i( M* Q3 B▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件

! Y. a  u, c; Y' l  K  Q& {
& ?, B  ]5 n5 I; J0 y▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型

, u7 a/ I) C: B( z8 k
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。

1 q% c+ j. x% p5 N
▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面
! ~* C* M9 k+ k/ v, l
/ T/ x% {! e( B/ C1 n
6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
7. 使能 RCC 和 DDR。
8. 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）
6 g2 P. f, C8 _

( y$ A5 d! b: q. V# l6 Y/ y
# p5 A, m/ D) ^; ]- a2 m( l+ ?! D1 n

▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面
2 [$ D9 Z9 l7 P. F
; u+ B( i6 E+ I/ o% J
9. 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。
11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。


▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面


5 O( [" y. ^+ ~9 k* f8 d. ~12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
! K1 P. I! w4 n  |, X) U; K; r5 ^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。
8 M( G/ q6 D4 W4 T: J/ P14. 生成完成后，可直接点击 Open Project，将打开 STM32CubeIDE 工程。


▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

5 T7 K0 z" p5 H5 \5 a) @5 t▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面
+ B; l9 x3 t' x" M& B. U
0 `' U6 x7 t2 z. ]5 z▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例

, f7 {, F% c' A; _* f$ a15. 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。


3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
9 S' z, H- F! ^* @+ h% F  \. ~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。
3 h+ P' N' M( n9 J" ~
这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
0 H( t  c2 ~8 o' S: Z5 J项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
& ?1 ~- z, [$ q- @- U+ k; O2. 点击 Files -> Import…
7 k5 H* @  w& p* k, w
; e" h# @3 c9 N* v% ~; {, b▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单

  v; ^$ A/ a" W
3. 选择 Existing Projects into Workspace
) W/ Y/ |/ X5 n! ~4 b4. 点击 Next>


▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目


5.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


' L" k! D  I/ t9 u  I# K▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目

" r( a0 R' i" i5 \6 B% z( N
4 K. T) Q6 v# l6 \( [; Z8. 工程导入完成。

6 z8 n! Q7 }1 @
! R( E5 e( K& ?. a04 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。
# C6 ^) o( ?- L6 S
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。
* @# d. q' l4 Z, F
4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
3 G* j) l$ H  A7 r8 n4 \1. 首先，将开发板切换到工程模式
, c7 V+ ~4 ]& t2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link

0 F1 d+ D# V0 a# L" |' v" ^, f4 h
▲ 图 14 开发板切换工程模式
7 A* v, O' H# P+ i* o) ]
4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。

) N6 {9 W& l3 D5 \/ Z# z
▲ 图 15 选择编译工程
; k2 }% w" m. N8 R
1 d, k0 A% s. C, L4 B7 ?
9 `4 v$ ]5 e/ I* h! M0 c. Y1 t' ]5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application

" k( A2 D+ q7 h; j/ V2 X  |
* Q1 C! ^9 S4 `% z▲ 图 16 选择调试项目方法 1
6. 或点击 Debug 图标
# H9 Z6 j1 @# c% C5 J6 }7. 进入 Debug Configurations….
9 N5 }! }* U: e3 x( _5 a7 \/ z7 ?& g

" q. d! \# C( Q4 v1 w$ e9 Y% Q▲图 17 选择调试项目方法 2
$ C* W  {. @4 {0 b- {
9 W% O1 K6 ]! `" }
/ D( T' A) e# `# Q2 |8. 进入调试配置菜单


▲图 18 调试配置页面


, b/ L( r/ C0 V5 }9 \


0 a( D& `3 o: P8 O9 F
9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。
) r! ~% \$ u* K  z5 U  _1 x

▲图 19 项目调试窗口

4.2. 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、

! V2 @' u) O6 N: n( G1. 首先，按照前述方法导入项目工程
# D# c  ^& e7 [

  T- z+ q! Y$ ]9 |$ I▲图 20 导入 Templates 工程
, W" f- R- b4 v# T6 b6 j

2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
. c' {% a( e; l: N( _

▲图 21 使能 DDR 宏


4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
8 {, f! c; W7 ?# W* r5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
( v: r3 L2 D- W# K# ~* s# W& E6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR

0 }' m$ ^1 w+ l+ w; U3 j; w  h1 _
- t+ i9 b, k8 E! r0 K6 z& S▲图 22 修改链接空间


4 N; H$ P# y8 G# p: q▲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
5 v2 b7 p  X1 ^  w) \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
# E* w& ~" L  x2 z& a) e2 A+ @

9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
0 W, q! Y! Y1 Y( F10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
0 b; F' e/ w9 |2 b
2 |0 r! B7 h# u. ]% T
- e6 V6 C) P7 Z5 z4 R$ u▲ 图 25 修改调试参数

; C, y# U, D" F( G
. N/ N" k- u+ K* x0 j2 _11. 点击 Debug 进入调试
12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置


) P8 K2 i8 U6 @( ?
/ Z) ~/ B! c( _' v5 F7 R) h, p4 f
▲ 图 26 在 DDR 中调试工程
5 z1 Q7 f5 A; ~7 l  S+ F

$ p5 z" ~5 Q8 _7 N5 h5 y05 从外部 Flash 启动
8 N$ m$ a+ y) B) l3 B$ m7 Z

▲ 图 27 STM32MP13 启动流程

# n; J  {3 Y# y2 g% E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。
& @! i' Q+ b9 _  ~/ @1 d+ G
) \7 u& L! l$ h9 f" G. W. _  E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。
/ n: j+ Z7 s3 @: U, @& o- R• 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。

▲ 图 28 镜像在 SDCard 中的 Layout

7 k9 a4 y' {+ d" c+ L/ S$ V6 f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。
3 g3 v: g& J$ |
▲ 图 29 STM32 Header 信息

1 ]) M. `5 B$ U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：
* q2 j0 M$ o4 z* J“(path_to_STM32CubeMP13
Package)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
"${BuildArtifactFileBaseName}"

! L$ w' V( m% O
重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。
  ~& n* o- ~+ Q* w0 q8 m) N
0 M6 E9 I$ V9 M9 R$ O( r▲ 图 30 添加 Post-build 命令

注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
. m: a( R% _4 P! o7 [
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）
2. 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:
8 U3 @0 n, n4 L8 o& b5 Y\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
! T: X7 b& O+ e9 [; t2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。
7 x% f/ `7 {0 r7 A/ N# l
3 K$ W( S( a$ K9 s* e, Q
# h: \! R2 K" m* x" o0 HOpenbootloader 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。
# `- u" o8 L) b7 O

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。

: ?6 z+ h% ]4 N2 U( x& Z$ r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。
6 Y9 h) `' I& }* x% R. q( J
▲ 图 31 烧录文件列表

9 M/ F" c' i, ]& T% p) x▲ 图 32 tsv 文件内容

" F! V* o9 n- i! r5 n
$ Z" U# t+ k. G/ h5 t5 D/ l) O) |( 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
4. 点击 Connect 连接


) U9 L* [! M' {5 B
" ?* l* e- u  P( [/ U, ]; }) p0 t5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
6. 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
0 O6 H' j  a: v2 @9 o5 h+ Q7 N$ \' A
/ ^' B$ p; J7 J# s) V
5 j! R2 N, d) ^! L6 E7 O
: S1 e$ l+ E8 v2 T
8. 等待烧录完成
9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
8 _& c& Y3 U0 j10. 重新上电，即可引导启动
& j' k  a* G$ l9 a. Q

转载自:STM32

) Q, S& K9 c& q# Q5 g. h