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。

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
• STM32MP13x 工程的创建
• 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
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）
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
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

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。



▲ 图 1 Baremetal 开发包源码框架


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

已支持的 LL drivers :
• ADC, DMA/DMAMUX, EXTI, ETZPC, GPIO, I2C, LPTIM, MDMA, PWR, RCC & BUS, RTC, SPI, TIM, USART

BSP 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

中间件程序:
• 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

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。
• 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。

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


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。
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。

3.1. 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
3. 弹框选择 MP13 Bare Metal，将生成 bare metal 工程框架。


▲ 图 3 STM32CubeMx 选择器件


▲ 图 4 STM32CubeMx 选择工程类型


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。


▲ 图 5 STM32CubeMx 工程设置页面


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）





▲ 图 6 STM32CubeMx 外设配置页面


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


12. 所有外设配置完成，即可点击 GENERATE CODE，开始生成工程代码。
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。


▲ 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

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。


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。

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…

▲ 图 11 STM32CubeIDE 右键项目菜单


3. 选择 Existing Projects into Workspace
4. 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


▲ 图 13 STM32CubeIDE 选择导入项目


8. 工程导入完成。


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。

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。

4.1. 在 SYSRAM 中调试程序
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

4. 右键项目工程名称，选择 Build Project，完成编译。


▲ 图 15 选择编译工程


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
7. 进入 Debug Configurations….


▲图 17 选择调试项目方法 2


8. 进入调试配置菜单


▲图 18 调试配置页面






9. 即可像 MCU 一样调试您的代码。


▲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、

1. 首先，按照前述方法导入项目工程


▲图 20 导入 Templates 工程


2. 打开 C/C++ Build 配置
3. 在 Preprocessor 中添加 USE_DDR 宏定义


▲图 21 使能 DDR 宏


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


▲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


9. 回到 BSP_BasicTemplates 工程。
10. 在 Debug configuration 对话框中，将 Startup 页面的 monitor reset 删除。


▲ 图 25 修改调试参数


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


05 从外部 Flash 启动


▲ 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。

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。
• 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

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}"


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

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

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:
\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
2.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。


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。

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

▲ 图 32 tsv 文件内容


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



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




8. 等待烧录完成
9. 将板子断电，boot mode 切换至 SDCard 启动
10. 重新上电，即可引导启动


转载自:STM32