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。

! H8 ]5 k' C) G7 u% S/ i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：
' W$ `1 [# M6 g& P/ D, ]• STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
# F9 u2 `% L3 P; E2 [! g• STM32MP13x 工程的创建
6 S- s4 {0 C! _/ y+ r" E4 h8 h• STM32MP13x 工程的在线调试
• 镜像烧录及从外部 Flash 启动
- o$ P4 P- l8 `. M& U
02 STM32MP13x Baremetal 开发环境简介
2.1 开发工具及环境
  i$ ]/ \3 y) e) C3 \+ H) Y# RSTM32MP13x Baremetal 开发工具主要包括：
' X5 D4 l! p9 L+ d0 s2 G1. 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。
9 Z1 @2 I- j! y+ y3 `1 x

+ X9 ^* J/ m! J" z5 v9 J, e2.2 STM32CubeMP13 开发包
! @, I3 `1 s# N  l; l' D  ]9 |+ 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：
! m5 s6 i1 N+ q9 W) d3 D. i- N1. ST 官网下载链接
2. Github 仓库链接
3. 通过 STM32CubeMx 软件下载

2.2.1. STM32CubeMP13 开发包总览
' D2 {( q, p" W1 zSTM32CubeMP13 开发包运行在 Arm® Cortex®-A7 处理器上，由以下三部分组成：
8 Z7 n" v) X& D9 }( C9 ?# Z8 f• Level 0：驱动程序，包含 HAL、LL、BSP、CMSIS
  P9 e6 d8 L) X2 q  M• 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。



▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架
% z4 W3 y; l3 U1 @! A

2.2.2. 源码目录结构

▲ 图 2 Baremetal 开发包源码目录

2.2.3. 开发包支持模块列表
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
) A! R6 h$ ^7 b  w5 a2 Y9 O
4 Y8 ~% V$ C# E: @/ q已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART
8 O2 M9 o: B/ z! S5 y1 N6 X! t
; G+ {6 m$ S/ W. XBSP 与 BSP 组件:
• 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 L4 s' z5 M# K4 V3 |
# K; \, k4 N% d中间件程序:
, C5 b6 N# |+ L* C7 ?) ]8 |• 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
! X4 J& ]* V  ?2 J. W) x& Y
项目工程:
9 @, T5 M6 I1 ~8 T0 Y• Examples：基于 HAL 接口的简单示例，没有中间件功能。
  x9 y! G/ ]4 {% l• Applications：较完整的工程应用实例，包含中间件功能。
0 b8 g( [& K; v6 V( L5 h• External_Loader: 烧录镜像及从外部存储器启动的应用示例。
' H4 C/ d& J; X7 S" S3 ~2 T3 c• Template: 板级工程应用框架。

实用工具:
% x( f8 L$ \! \* w8 ]5 X• Imageheader：用于添加 stm32 头，支持存储设备启动。
* R) Q4 Z  ?: _9 w  V& B. S• Fonts：提供了一组用于显示的标准字体，包括 font8，font12，font16，font20，font24
" z; g8 ]% V% X1 n3 H, p0 X: Y
- }9 _5 y2 h0 w6 [- [5 h2 s
' E- D7 A/ q  b8 X5 L. Z' ]03 STM32MP13x 工程的创建
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。
: l" z. c3 T1 x/ s2. 导入 STM32CubeMP13 开发包示例工程代码，并基于该示例代码开发应用。
! H0 `* n  o; r" Y% x
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。
1. 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
6 C+ E3 d" u3 X% C2 b, r3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。


2 h  g/ ~# ^; V8 V& e' ]$ J▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件
/ W1 _7 Z3 h6 a2 |! @8 s% i
6 E, ^9 T- e6 |; q$ s
% S0 v+ e* N. \2 K9 c. r9 W( M* V▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型
9 }( N  e) h3 n

& F" @7 w/ b" ]2 G4. 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。


3 L( h2 y5 S/ P+ k" h( U▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面

- e- J" }/ V! y0 U* i
& @( Q/ g- Y$ p0 n; x/ m! v( P6. 回到 Pinout & Configuration 标签页。
9 x, e3 G. F! c8 Z9 v* ?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）
( _( z3 {. \7 G% v/ `0 C

* v" V8 v4 d1 j/ O7 y: Q6 t


▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面

( a2 j" r* X7 r% M: d  V
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。
: K0 L0 `. p- H3 L% E11. 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

% e/ }% w- n% d; c9 O" f: }' U4 l
$ ?4 _( p( y" Z$ h& Q& ]12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
- M0 r0 e1 n6 P13. 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。
% L9 e/ R4 A, n& J" P* I# J

2 z' \# u5 W: ]- K▲ 图 8 STM32CubeMx 代码生成页面

* ], J% [4 u- }2 i▲ 图 9 STM32CubeMx 完成代码生成页面
& R+ H" q6 @" Z) J
▲ 图 10 STM32CubeMx 生成工程代码示例
$ \* a& ~. l5 K7 R9 p
  @1 Z8 H0 h, t/ y15. 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。
/ s  C" u6 I, \8 w3 y

3.2. 从 STM32CubeMP13 开发包导入工程
; F1 c  Q, D% A3 r# C; a, 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 c3 r& s' ?4 p# B5 d" s这里以 FSBLA_Sdmmc1 工程为例。
项目路径：\Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA\FSBLA_Sdmmc1
9 T7 a3 O, g" c% S" J1. 打开 STM32CubeIDE，导入 project
2. 点击 Files -> Import…
' r, `, H9 V* a: d8 \' e0 a4 u1 `
▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单


) |/ Y( @4 {. G6 w$ Y, Z. y, A! E3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 点击 Next>
# [9 S/ z3 ~& n8 g

+ ^! X/ y7 S# g  L* ]! H▲ 图 12 STM32CubeIDE 导入已存在项目


# Y0 N8 l2 V+ u- I5.点击 Browse…，找到目录 \Projects\STM32MP135C-DK\Applications\FSBLA
3 [0 p( T% D& Y- a: r& O6. 选中 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程
/ ?4 W- F  Y+ z" w- {7. 点击 Finish，导入 Project

* |4 e+ B" r! k( R
" ]: _- e& M$ `& @6 d▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目
; f5 u% E$ }, x& n4 Y9 X
/ @! k$ ?+ e$ f( r' X
8. 工程导入完成。
* O& I) p$ z7 G$ e# {  P
# M, b) i* B* Q7 t! H- ?% |
04 STM32MP13x 工程的在线调试
9 H1 v/ G# T; H8 N& U6 y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。

/ U5 g- B# [. u6 USTM32MP135 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。

+ M0 x# d- b5 }; }# a6 B4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
仍以前述导入的 FSBLA_Sdmmc1_A7 工程为例。
2 V% ?8 L" e# ^, j, v1. 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
% F3 U5 C# ]# h, ^# j2 D

▲ 图 14 开发板切换工程模式
) V7 \/ q% p" A4 {& s. f4 ]% P& M
  n2 c7 x/ E2 K- i4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。
+ k/ {+ B) s% [. A
  X' B3 r& E% D& ~- F
2 o! F- p5 R! t0 Y9 s: j▲ 图 15 选择编译工程
9 G5 r3 {( P5 i: u; r; G

5. 右键工程名称，选择 Debug As -> STM32 C/C++ Application
# J, {- A5 s2 y0 [$ H6 I
6 b) c+ \8 c$ `  u, u4 J
5 ^# s& |" P& d$ Z) O3 J▲ 图 16 选择调试项目方法 1
- P8 z+ n0 T( Q8 e" A+ ~  @: d+ v6. 或点击 Debug 图标
7. 进入 Debug Configurations….

' i- \1 y4 r; d& g! A) d
2 v+ ?+ ~8 V5 }3 V; q& S& Q( o& s6 J▲图 17 选择调试项目方法 2

' }& `* u& f  V0 V" R, w% y' E
8. 进入调试配置菜单
/ K+ v9 K/ r3 f5 s' |

9 g2 N! O- _: `4 j( o0 I! s▲图 18 调试配置页面
/ _7 B. b( T& L- i0 y7 r7 X





9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。
9 R: F) l7 _2 ~; Z
9 ^2 V/ `/ x9 I6 Q; B$ y  t
▲图 19 项目调试窗口
1 y' @8 F0 ~7 @
4.2. 在 DDR 中调试程序
: e; [2 Y- `- {3 D0 q7 _! [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、

  [( Y  l( T3 y5 k+ i1 I1. 首先，按照前述方法导入项目工程
6 c9 w! J1 G& Y# u

* T6 C5 X4 r) h7 G+ Z) M▲图 20 导入 Templates 工程
. ~: R" y- i7 B& Y! g% \0 D8 ?. D

2. 打开 C/C++ Build 配置
# [/ @8 g/ N( `# m7 _  y- H3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义


▲图 21 使能 DDR 宏

- L. Q( e, A5 ^, W
5 P# Z) w' b) w" w/ A( `! R$ G4. 修改链接文件，重命名为 “stm32mp13xx_a7_ddr.ld”
8 \/ W7 @5 }! |% ?5. 修改 REGION_ALIAS 定义到 DDR 区域：
1 s4 P& G2 K+ R) }1 G2 Y$ X6. 重新编译后，目标文件将链接到 DDR

- _( L  K+ S# V. r2 K
7 l* u7 O/ t, v5 h: s( u, V$ y▲图 22 修改链接空间
( A3 g  P) P5 e
9 t' |' d1 A- ~) N7 K
$ G1 Q5 o# A/ s' o▲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
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

3 R! t5 |1 E3 W
$ G5 ^' ~- f  i& T$ o4 O* s4 T6 y9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
* k( D5 ]# Q& T+ U. v& k10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。
% R/ @/ C+ S2 b) t
" ~2 s. U' w0 l) `; |/ r
2 Q+ \3 I7 u' N( B* a▲ 图 25 修改调试参数
  Y( o; w! s* B
# Z+ _) F9 j$ R, u# s# S4 n# W- t
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




▲ 图 26 在 DDR 中调试工程
4 l: P9 o9 \. h* C
9 m" f) G! \% F0 b; U) G, d0 G
1 U4 ]. b8 w, Z: S6 @0 J2 _05 从外部 Flash 启动

& g. e5 c) [, ]( q' A2 q
▲ 图 27 STM32MP13 启动流程

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。
  n( z1 K+ _  V5 }2 V  O+ o( _1 H
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。
8 P/ n1 A9 T- H+ h9 d0 [' z/ H• 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。
1 a% c  A. x- @' V7 A/ }! v
5 G+ X% W  i8 e$ b▲ 图 29 STM32 Header 信息
  e5 J) ~& d$ d9 `9 [# Z" m: w
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"
"${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}"
/ X- d. u" l9 C( q# i9 d"${BuildArtifactFileBaseName}"

6 N2 a3 _# k- P; g  {. w
& h& q' F7 M0 E7 R4 d3 X6 [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
' }# h6 _* S0 R
注：path_to_STM32CubeMP13 Package 为 STM32CubeMP13 开发包的存放路径。

" I: N$ a0 ?1 n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）
0 P" O+ U6 Q. U# w2. 已添加 STM32 Header 的 CUBE EXAMPLE 目标文件：MP13_BSP_BasicTemplates.stm32（即用户工程）
& e  U  n; V4 e+ [
: R! S' {% T) A8 {& _; c) K' o. F烧录工程位于 STM32CubeMP13 开发包的如下目录:
; M2 D3 g% z0 \9 K\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：
+ H7 v! k4 Y1 ]! _- u/ @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。


2 q+ g( e9 c$ w- c: ~% dOpenbootloader 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。
9 ~% q; p- M2 E# {* F8 [  J" O3 K$ j
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
$ `9 {5 }# m! n* K3 X
" W/ I+ \6 D( I▲ 图 32 tsv 文件内容
1 P* }3 I* m6 g( j
* B! N: c& f$ I& S* k8 v
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
! Z' x$ M- t' u1 K+ r' g2. 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
' ?3 v5 W9 \* W6 r# ?4. 点击 Connect 连接
( W# I# T) |' D, Y5 F

2 `5 ?" M4 `$ |0 I; G, f
& B! y' F9 f$ n' L4 B% i5. 点击 Open File，选择 FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv 文件
+ l4 @( P) Q8 z" V6 t3 F: h6. 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


7 w4 s+ s$ V1 n5 l
' h; d! [9 j7 k+ Z: Y& l" n6 |
0 g. J$ y- k! L5 u, m0 b2 v8 r8. 等待烧录完成
: ^5 o" `2 e( \0 i% g8 m' Y9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
10. 重新上电，即可引导启动

/ g' `4 Y: [! ~. S8 j
' c6 F: I  ]4 @  R) S1 S; U+ K转载自:STM32
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