01 引言
: }/ d' R1 ?3 a, R3 d& q: ~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。

) R0 c7 d3 ]6 F" Y0 n" Z2 t$ ~# Z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
0 M' U( M1 f; n/ m• STM32MP13x 工程的创建
; C8 M# ?5 \# y& I• STM32MP13x 工程的在线调试
• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
  b1 e% o5 z: ?+ E) _+ G
02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
2.1 开发工具及环境
* f+ v1 i& f' u' \STM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
8 G% v# N. ?: H: W# r( j; L1. 烧录工具：STM32CubeProg （ 版本大于 v2.15.0）
  t) q5 c+ F( X. b4 Z2. 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
0 q% x" r) w7 G9 A1 e8 O; _. H8 BSTM32CubeMP13 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：
# B0 C9 {* S! u- B* ~3 P; Y6 Z1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
* R2 C$ [( R" K1 j3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

2 B  F! E' f8 ~- b4 T3 r2.2.1. 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：
8 {+ C# y* u# b. J" Q) H* Y/ z• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
! d' a. Z# `5 u• Level 1：中间件，包含 Eclipse ThreadX（原 AzureRTOS），USB Host & Device 库
. t( R4 \7 l/ ^/ H3 ]• Level 2：包含各种板级示例程序
$ a+ l' \  O& I& k* G/ a1 M除此之外，还包括一些工具助手等。

, V, _5 ^. o" W! X7 x7 w5 ]6 {" k- i
. ^" K5 u( k4 Z. `/ L
9 j" ]/ \1 k( d5 d& N▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架
3 X7 n' P0 D; I2 j9 `; Q! L
3 {* j- Z% M- L( I8 U
2.2.2. 源码目录结构
2 t& Y1 J. ?% e' u
▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录
$ _5 x! d) p& a3 u6 x! n
2.2.3. 开发包支持模块列表
# }0 A. Y2 A; |6 ]  h已支持的 HAL drivers :
/ Y- r# V$ H3 K7 g0 ~• 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
' H4 w9 K8 A; o' n6 f
  H, N- o9 N% }. d已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART
- g! t- d- W! u; N. o# [
, N2 e" X2 ?$ A8 c* Z5 Q3 j/ NBSP 与 BSP 组件:
- i3 e+ R+ K4 q2 C• 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

) J9 R0 |, _. u- @, u/ h6 _中间件程序:
- p/ e# f, F/ z: D0 B' X+ C• 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,
: J4 T2 [# j3 X4 S+ LSTM32_USB_Host_Library
. L* S0 O( F8 X
项目工程:
0 {7 P& Y% h/ t0 {) c) l• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
" C, O4 W  Z$ ?4 S- y# {• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
" L, G0 \; n* s& P5 f• 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。

" R8 X2 x4 S. w6 M% p! V实用工具:
• 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


" X% W6 g  O8 e( x03 STM32MP13x 工程的创建
- R! N7 q" L& Q4 s& YSTM32MP13x 工程创建，可通过以下两种方式：
7 u/ m/ r+ Y; ~5 W. }6 Z1. 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。
$ y6 A. Z) z0 h2 n8 j2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。

2 @$ }/ u/ {) x3 U$ X8 q# l5 A3.1. 从 STM32CubeMX 创建工程
: H+ t% w9 P: x+ P0 o7 B0 e1 \( NSTM32CubeMX 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。
  s, v) F. L: }' l( P# Q
5 Q$ x1 U5 }6 b, q$ h$ l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。
( Y6 D, S& H; z: }1. 打开 STM32CubeMX，点击 ACCESS TO MCU SELECTOR，
  v- F9 x1 y) {- R; x  `, f2. 在搜索框中输入 STM32MP13 相应料号，如：STM32MP135FAF7，双击打开配置窗口
3 O) g5 I& a4 g1 Y, D; q9 s3 O3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。


▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件
# S  L- n9 K3 x% _8 Y( d: I
6 w; T, G3 ^5 p4 X1 D9 U8 l
▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型


' R. d, f+ P9 [- H8 l9 C) |4. 切换到 Project Manager 标签页，输入工程名称。
8 x- D$ o0 k* \( d5. 在此页进行项目选项配置，可保持默认。

+ T& Q. m; |$ D. @
4 ?; \$ J! ?4 ?' C& w, z$ \6 D▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面


6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
0 R$ R  U- i9 ?) C: L0 [, z7. 使能 RCC 和 DDR。
; }9 A1 m' G' D4 |* h# H8. 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）
% W: b; s( ^) f


, w: ~! F3 g# G

▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面
5 ?7 t6 E! o: x7 l* ^

" l: A) l9 j+ a4 J3 S* W) |/ N! b' A9. 切换到 Clock Configuration 标签页。
+ {; Z* I" D3 F, ~' F8 c6 t. D10. 若软件报告时钟错误，可点击 Yes 自动修复。
3 y  b0 t0 k* P11. 输入 CPU、DDR、总线等的工作频率，系统会自动匹配合适参数。

+ t% S0 N0 q3 E6 @
▲ 图 7 STM32CubeMx 时钟配置页面
' X% I9 {/ z+ m3 v! K" O

12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
) \: C8 ~6 B% D1 z13. 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。


▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面
4 r, L+ w# F+ I' I0 j8 e
▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例

5 b* R3 o2 S4 X, \5 F; _% E15. 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。
) z) U! F8 \; e9 I

& e8 _' i1 F# W5 M2 V7 g3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
; |2 \1 o) i# c* j! n/ i& d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。

  d* w% j$ P, d) B0 J6 h这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
; c- ^  m0 \5 G2 g5 [项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
( A0 _6 O8 s/ b7 {- t1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
3 s3 E+ M; k" _/ ]  M( h, ~2. 点击 Files -> Import…
! W1 d0 n8 Z: [3 H% m
; f0 c! @5 `5 Z( I▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单
6 \( h+ Y$ R- h7 L* A  P

$ r) G( d" q  J7 Y9 ^' }3. 选择 Existing Projects into Workspace
3 J6 @; \, i( P3 g" j! _4. 点击 Next>


▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目
2 H) |, g- J) w
7 Y. T: Z9 D6 {2 m+ J
5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
4 E" v' @( o$ B% U' i7. 点击 Finish，导入 Project
, \0 k; p$ A! u4 C2 b$ w

$ Z0 a8 Z7 ?1 [" x. `▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目
7 ]7 Q6 E6 }  m$ Q( R

" E9 |* g/ @6 L8. 工程导入完成。
# C1 V3 \+ U# h6 k

+ I" ]5 P# g, j: D  ?04 STM32MP13x 工程的在线调试
: ^/ p/ T9 h; @8 z2 Z0 J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。
" E9 H& }& }1 m; J
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。

& v+ M5 ?9 t9 _  Y( g4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
* {* @' O1 H0 J. w) t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
2. 连接 Type-C 电源3. 连接 MicroUSB，这里板载已支持 ST-Link


▲ 图 14 开发板切换工程模式
7 Y( K9 s- `& v" ^, d
4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。


7 v) q0 |* W9 I& v: }+ u▲ 图 15 选择编译工程
7 A; i+ X+ e  f" d! a5 R
8 \2 y% W8 n$ w/ S  V) P- B2 h
5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application
9 C& }' O7 Q2 A( s! @8 G6 q

▲ 图 16 选择调试项目方法 1
0 M' `2 y" Z) V- Q6. 或点击 Debug 图标
! ]0 R. H! a: R: X7. 进入 Debug Configurations….


▲图 17 选择调试项目方法 2


8. 进入调试配置菜单
# p! p& e% |# k- z
1 U! n* t- o" J3 i  I/ `
▲图 18 调试配置页面




+ k8 U" J$ ?8 r

/ F7 t) @. G$ E6 Q+ H2 ^4 L9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。
* B+ B& }4 s- @: @

▲图 19 项目调试窗口
. `5 _7 d" h; W* [: n6 }) [* @+ c
7 n! n  N+ g+ ^( [8 ^& w" _( l% U7 T4.2. 在 DDR 中调试程序
- w  m: d9 v+ V. |9 J  _  H2 g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

0 |8 @0 u, n( J( ^
1 G6 B' }3 h* q7 F& o8 }( v$ R▲图 20 导入 Templates 工程
& J: Z9 Z0 x! |4 \
. X( e1 N1 e, Z/ h6 h4 l
2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义
, S8 c: F9 `# u; @. V3 Y& U
% c1 |. U+ l+ O( _$ ]
: F2 J" A- G9 G, r▲图 21 使能 DDR 宏
0 K' G9 T# v: L
" \' A" D1 z" t4 `3 M  u
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：
6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR


▲图 22 修改链接空间
' h2 m5 y/ Q/ r+ q5 X5 L* Z8 M
8 {0 L( _. K7 R
▲图 23 选择链接文件
' G/ ]6 `* \) E6 u
6 b) ~. H: n5 H+ e! M7. 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
1 C$ x) W* ~0 M* e: |0 r

▲ 图 24 运行 DDR 初始化
5 `9 F& T6 R+ b7 a

9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
- t* k9 \; J/ P* r! C9 K$ K4 B10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
/ P: \4 ]# `; w1 _2 ~# ~

▲ 图 25 修改调试参数

: g# ~6 P- [% I2 _* D& e! [3 A" I
11. 点击 Debug 进入调试
9 k. @, d+ p+ ^" h3 n12. 可以看到当前 main 函数的地址已经为 0xC000 开头的 DDR 位置

& n9 x6 m& d  D% T
% `2 b5 e& `4 b0 H, `5 X
* t, m. K# Z7 K* ]" }1 {7 \
( _; Y) W( b- u3 U/ C& N$ |: ]: c# n▲ 图 26 在 DDR 中调试工程

; a. [1 ?! `, I9 B- `% P! t5 n: }
9 x5 Q4 e( s, I1 a1 G8 y5 C$ [, R2 D05 从外部 Flash 启动
0 I, i1 C, d- Q- K
# D2 ~' b+ L' F. @% E1 A
9 R  K# w4 _( t1 Q1 O▲ 图 27 STM32MP13 启动流程
' }7 g  d/ w5 O- l. I
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# b# J% I5 S+ N8 l+ ?0 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。
2 y/ u+ d) n1 ]8 B# G& p4 ~
5 q4 S- W2 S! K9 ?+ y* D& @• 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。
  u2 Y4 f% g3 N3 b( z* J• CUBE EXAMPLE 的存放位置可在 FSBLA 程序中修改，默认为 SDCard 的 LBA640。
0 ?- L% R$ U: n4 M1 g• 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

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
, T1 J  ~0 r3 _1 D$ `
! i$ B5 y2 \4 r3 c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"
' c" t' h& B3 s  x& r"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
9 o/ y) o1 ]1 e0 a3 ~2 y"${BuildArtifactFileBaseName}"
8 N* @0 v  ]1 Z1 x

重新编译完成后，即可生成打上 STM32 Header 的目标文件。
: j) j, C' I+ _4 [  z8 k8 T1 u/ y3 K1 H
▲ 图 30 添加 Post-build 命令

注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。

( v$ \" U1 N. P& j9 w至此，已准备好待烧入 SDCard 的目标文件：
" M' F$ G, p* `9 y6 J) r+ [2 {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）
4 |9 T4 r( `" j; o
  D2 {, j& u9 g( v$ x4 i4 G烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
( \3 |4 |/ N0 T$ ?5 `3 w\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 X  R% m2 D8 T% h1.STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32
2 a. c. b( U' X2 _. o2.SD_Ext_Loader.bin其中，STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32 为基于开源工程。


6 q- K" [( W( m" q+ tOpenbootloader 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。

* ^3 h; m: u) \7 O) m: H. w2 a
9 x% G+ @/ U0 ^: t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。

- ?- |% g- V) T; r! H; O1 w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 G8 m% Y2 W% P+ c$ I' z, Z0 I9 x▲ 图 31 烧录文件列表
$ r- O9 S9 z& f
▲ 图 32 tsv 文件内容


3 c/ j' {& r. F8 q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：
; O, e+ \9 l' m3 L1. 开发板跳线设置到 000 并上电
% ?6 S3 C/ [  \- j/ z' b2. 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
% v0 ?0 f' p& `$ P! P
, o9 m  j0 Z8 g- }9 m
& \6 w5 _1 F7 d/ S9 g+ D; y0 E
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

6 j* B" O+ J* r
, o+ B. c3 R, ?; P8 n
' ~3 W& S. J6 U+ f, s" r- q& j- V
: E, A$ `8 \4 `3 p5 h4 M; W8. 等待烧录完成
9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
, B& R, W: `3 x$ Z4 G% t. p& [  w- W10. 重新上电，即可引导启动
' ^- i- o  A6 M
9 H8 |# }# `' T
转载自:STM32
/ m6 h) C( B# P- x8 B- T. _) _