01 引言
. c1 y3 L; k; L% k9 NSTM32MP13x 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。
+ j0 Z3 H) a' J
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：
/ L. P5 x; j; h2 D6 l• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
• STM32MP13x 工程的创建
! p2 O: h5 w% M8 k( b5 \: }, g: |• STM32MP13x 工程的在线调试
• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
: s2 J+ N3 f+ }  g2 d
  T- L$ ]! s6 f4 n! ?& A02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
( Q$ H2 d( C$ h9 x& S' D* O9 Y2.1 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）
! u& H  D( E, M' t/ e" B9 T+ [3. 开发调试工具：IAR（版本大于 v9.50），或 STM32CubeIDE（版本大于 v1.14）
! C6 ^) A; z3 `( [8 D本文示例基于 STM32CubeIDE 开发调试工具。

& G5 X* r; E1 Z3 a- o0 Z8 G
2.2 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：
1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
3. 通过 STM32CubeMx 软件下载
1 m. W3 v& M( |* F; W, K1 H- O
; Y) y, J) }: M5 H% Y7 r+ [2.2.1. 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：
• 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。
$ Q) }8 B' n! s/ |2 ^( Y" B
% }: c4 t5 ~7 M6 ^6 Q( ~$ @3 B4 Z3 x( U

8 j1 V* z3 S$ e8 c▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架


( Z' w1 t% ~) _- |8 e8 k& ~2.2.2. 源码目录结构

▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录

+ ?/ Q- W1 l$ ^% V! W. |2.2.3. 开发包支持模块列表
8 g, P& T7 _3 T5 |已支持的 HAL drivers :
1 O; M4 U) z8 A) ?6 J• 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

8 k7 L, L  e$ \已支持的 LL drivers :
* P' M' R# a( F, I, Y• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART
9 |$ z- K5 j1 f: \. e
& N" ?9 t/ P  l; vBSP 与 BSP 组件:
( Q& ~* o1 f: _/ b• 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
+ u6 z7 A, f. q- Y
, w* d/ Q, r- s9 p/ S, l* S中间件程序:
- E0 L# Z8 O# e/ \6 b% H• 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,
$ J/ o9 n4 i. T2 RSTM32_USB_Host_Library
$ [) k4 V" I: C0 O; r( q9 q, o1 z, H
$ v, `, B3 f: z( c- O项目工程:
- ?- P$ ?% W4 U* T2 g; C• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
4 J2 i* g# P4 D% r' r• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
4 U8 ]+ s! v9 Q5 R• Template: 板级工程应用框架。
1 h) C+ P3 W  j+ }! j
2 K0 j0 M& |" w实用工具:
: z! _# p9 x$ I& J2 {• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
( i! o  c0 g( v7 f8 n• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24
! M7 |! i7 n9 K' b$ k

03 STM32MP13x 工程的创建
( ], \. [2 I/ Z2 ~6 R! WSTM32MP13x 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。
+ f$ ]  g# T7 j9 K& N2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。
  U( D' U6 z* x, J" m
! f% H( h1 b( M  Q8 c) G* o3.1. 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。
9 Y3 Q1 b% |* H" ]7 c
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，
+ v$ `! d0 S$ [2 P9 M" A  g2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
$ A/ `* R+ R7 a, y9 D3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。
( t3 u) ^$ o, l2 K$ J

/ E3 A0 u" l: [: K. g& I▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件
: k3 @. F/ y$ M. _
7 i0 y( L' c. O& y8 C
) O1 m/ r. B+ |; W4 i▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型

9 ]0 n" r: F- v) \9 C
5 }  s- n7 _2 J4 y) @2 Y; o/ y+ _/ O4. 切换到 Project Manager 标签页，输入工程名称。
: q: }% o: W% C, p" \# O# |5. 在此页进行项目选项配置，可保持默认。

' Q0 G7 \# ]$ ]7 O* F" g' L* \/ r
▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面
6 H/ V; t. P6 ?& n1 W

& X+ v  m; r5 w% V6. 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）

) n, b! j7 Y6 b+ B0 w
1 g+ U! K* Y3 Y; F5 F* q: q) a4 o$ A
# \. N; c1 K( X( R# @* q' o
# o4 `  ^4 c( c6 m& ?/ m
0 I% f0 j+ v0 h, N  J! E; }! m▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面


9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
5 }  Q/ T! c5 l1 m5 c9 S* V6 C- t2 N( B10. 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。
/ `- O" }' F" L
) O' n8 s/ m! m; a' |
8 f. \8 S+ R' q/ ^  d7 \7 ?▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面


' D! Z! H8 c% w! A# {2 b12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
: f+ L# p% _' w: e2 w4 ^0 O+ \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。
# u2 z$ d+ U& {+ D1 z% ?( _

▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面

▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例

  j: }; [; m9 f3 i8 z' O1 c3 }( i15. 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。
' |1 T) `1 a& R: J  @

3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
' ~$ Q' N+ O2 [* M0 L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。

2 m1 u4 K( y' R; ^! i) }3 i这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…
7 x; z8 S( _- Q0 ]1 f# r1 W, {
▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单


/ |" B' H8 l: x' y3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 点击 Next>

3 X5 j: A& V3 q; A1 T3 J
▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目
+ o; D: \/ _* U$ @7 k( ^* O% l" O5 V
2 h" s$ k% S. x  N' s: U
+ b* L" B( u8 j4 q1 q2 S4 e: d5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
& X0 |. m, R) d5 O# l7. 点击 Finish，导入 Project
3 {" V/ S, O) l& P  b+ N
- ]% M* M  h5 o: y; |
▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目


, C) r1 s- e1 Z1 l6 Q; f* ^8. 工程导入完成。

/ v! p1 }. C% M2 }' C
04 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。
; r$ p/ n: i' A" \5 U
) P) y! J5 u1 K7 P; ~7 W0 _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。

( {7 s! q- n7 b+ e4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
4 K( Z+ L$ e  j仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
1. 首先，将开发板切换到工程模式
" B4 F8 u* D  ^; ], s1 @/ `2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link
+ x8 P0 u+ [9 B- Q# t1 q+ ^
/ Z7 C( f7 a) l2 v
▲ 图 14 开发板切换工程模式
$ Q/ D2 j* S7 A+ e
6 ^. b  R# M+ X4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。
$ X8 n: Z! o' n
! D1 C7 y( L8 f* ~
4 r. C  Q' L* U8 R▲ 图 15 选择编译工程
# h; v8 B$ v/ g9 a! O% u% L# b

1 o. N/ A2 g1 [. P2 H4 _5. 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
4 X+ V7 S3 m. f" A7. 进入 Debug Configurations….


▲图 17 选择调试项目方法 2
% \# l, x) C$ V, y5 [
& g! T8 d% M& T- B' S3 e
* N9 v. g8 \7 h9 W. l8. 进入调试配置菜单
5 W# u" m! j0 e; Y9 H0 W& }

▲图 18 调试配置页面

% Z# M: {. }4 a4 t* ~, Y2 ^1 e! i
/ p8 k1 M8 z# m- Z$ V



9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。


▲图 19 项目调试窗口

3 D: J3 ^9 L& e' k* g2 [4.2. 在 DDR 中调试程序
  ?8 `7 [, f; I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、
! Z9 l; Y" H2 s& X9 n
1. 首先，按照前述方法导入项目工程

& p7 C; O/ W& f& E, P' L! V
' L# V2 Y6 z8 ~▲图 20 导入 Templates 工程

0 a9 ]6 [/ O6 h7 g6 g2 o
% e7 g1 \' z: {# e2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义


+ U2 u( B3 O3 _  U" a0 q▲图 21 使能 DDR 宏


4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
4 \2 n) A3 |+ H8 t& h1 H* O5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
# @7 B4 a" t+ h6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR
  O/ S2 \: h% b1 o

▲图 22 修改链接空间


+ ^& N! q: z! }. V2 J- T▲图 23 选择链接文件

( {1 a  N7 V  [9 _7. 在调试之前需要先运行 DDR_Init 对 DDR 进行初始化
! H& _7 m% _+ S" Y5 J5 b8. 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
3 E1 {& t, b8 ~# t8 w# Y8 M
# U. v" Z* T: j, a+ T. c
▲ 图 24 运行 DDR 初始化

. R$ k1 c& B1 S& N" N9 T+ F
* ~' J) x+ T/ L3 O. L( Z# `/ C9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
5 t, N- p: ~! i  q9 Z# N; B+ X10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
/ E( Z. m' R0 y9 P
+ D" v0 ~. X/ z* z* r6 s8 s/ B
/ e+ j. d: v" `( {▲ 图 25 修改调试参数


11. 点击 Debug 进入调试
( ]/ [5 n1 u9 X4 l- @12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置
* J) d. I/ M0 d: }8 L
& n  D5 m/ Z' \


▲ 图 26 在 DDR 中调试工程
& D+ ?0 i/ S" q, ~+ O# P$ y
3 y: k' L% R0 b" X3 _+ F9 \7 }9 H
6 J" p5 q" Z1 `05 从外部 Flash 启动

! i" U! j' x, \- i5 H/ p
▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
# L: D6 G# C4 a
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。
) M* n. t7 U  s# H: s9 x
* M/ M# g) S/ y$ U& y5 q. S; A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。
& c4 u7 u* r7 {  m- R; h6 T5 j• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
• 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。
- \( M" X# g' U" z# q
( r: R4 w+ C8 Q/ D- N* G▲ 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。
0 y- _3 p5 x! a1 ]' I0 [$ m
0 @  I2 m( `) v$ R6 m# R/ ~▲ 图 29 STM32 Header 信息
  C  p8 r: i  ^- [
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：
“(path_to_STM32CubeMP13
Package)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
"${BuildArtifactFileBaseName}"

3 U' H% S1 h2 m
重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。

% ^6 W: ~0 _) h4 ]/ R* s: j0 T% L! N▲ 图 30 添加 Post-build 命令
, F- e* B5 g4 D: F
7 K. a5 R' e7 c* P4 I& z' o注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。
& \' A# y6 p! ?6 J, V
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）
) ]9 t0 l) y% B2 E, ~5 D0 L2 t
% y) a9 d7 Q  G+ U( Q2 o8 y烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
3 U) _) J$ ^+ N; f9 D- P2 y7 L\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
: C  O  w3 T) i  m: o2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。

  H! S' [. ~/ G- |' ~
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。
  K( G3 h/ d$ r0 `& x

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。

1 {; L" d; D( ^: l# e! M8 F: H! y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。

▲ 图 31 烧录文件列表

6 {. Y0 R" I/ O6 R' e▲ 图 32 tsv 文件内容

  H4 h/ e# ~+ y7 C
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：
# [) U' k; |) Q3 c5 @) q+ Y1. 开发板跳线设置到 000 并上电
+ r' ^8 u( y2 [. i2. 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
8 {; z; L. L3 z: `, L" h4. 点击 Connect 连接


5 X( J  k0 H: t) L3 p( [$ y* @9 x
5. 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

* B& @  a8 R# A+ Z6 O3 I5 T' N3 d" g


8. 等待烧录完成
9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
! Q; C8 z% b/ o* j6 q1 k10. 重新上电，即可引导启动
( f* m( J+ _' O7 ~9 l: o* M$ w

转载自:STM32
# v3 U) j' J  N- \; {0 @5 @( L1 C