1. 第一個(gè)工程 翻轉(zhuǎn)引腳

上一篇文章我們?cè)敿?xì)介紹了 STM32F030 從復(fù)位時(shí)取得復(fù)位向量，系統(tǒng)初始化，然后跳轉(zhuǎn)到 main( ) 函數(shù)的過(guò)程。下面我們結(jié)合一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，對(duì) Cube 庫(kù)的使用做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。我們用 Keil 打開(kāi)下面這個(gè)工程：STM32Cube_FW_F0_V1.11.0ProjectsSTM32F030R8-NucleoExamplesGPIOGPIO_IOToggleMDK-ARMProject.uvprojx

編譯下載運(yùn)行此代碼，會(huì)看到一個(gè) LED燈(連至MCU的 PA5引腳)不停地閃爍。為了完成這個(gè)簡(jiǎn)單的功能，我們看到這個(gè)工程里包含了不少文件：

如果是初次用這種庫(kù)的方式做開(kāi)發(fā)，乍一看還真感覺(jué)有點(diǎn)亂。不過(guò)讓我們一個(gè)一個(gè)看一下這些文件，理清它們的關(guān)系后就會(huì)體會(huì)到這種方式的巨大優(yōu)點(diǎn)。

2. 文件分類(lèi)解釋

工程里的文件分為五大類(lèi)：?jiǎn)?dòng)代碼，M0內(nèi)核初始化，驅(qū)動(dòng)，板級(jí)支持包(BSP)，用戶(hù)代碼。一般來(lái)說(shuō)我們開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，主要關(guān)注用戶(hù)代碼文件就行了。如果硬件電路板做了改動(dòng)，則修改BSP里的內(nèi)容。在早期的單片機(jī)開(kāi)發(fā)中，芯片內(nèi)資源很少，通常的情況是一個(gè)工程師就從硬件到軟件編程都做了，是沒(méi)有 BSP(Board Support Package)這種概念的。BSP概念來(lái)源于較復(fù)雜的CPU系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，一般是廠(chǎng)家設(shè)計(jì)主板，并提供 BSP(包含啟動(dòng)代碼，驅(qū)動(dòng)，Bootloader等)。我們這里的 BSP 概念稍有不同，它是指對(duì)某一塊兒以 MCU 為核心的電路板的支持代碼包。啟動(dòng)代碼，內(nèi)核初始化和驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有包含在內(nèi)。BSP會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的代碼。對(duì)于 STM32 Nucleo 這塊兒開(kāi)發(fā)板來(lái)說(shuō)，板上資源很少，所以BSP只提供了相應(yīng)的按鍵(BUTTON)和指示燈(LED)支持代碼。里面的ADC，SPI，LCD等代碼是支持其它板子的，可以先忽略。

啟動(dòng)代碼

為理解匯編代碼，我們先熟悉一下這些偽指令：

ALIGN 變量或代碼對(duì)齊。如：

ALIGN = 3 以8(2的3次方)字節(jié)對(duì)齊。

EQU 給標(biāo)號(hào)賦值。如：

Stack_SizeEQU 0x400;

DCD 分配1個(gè)或多個(gè)字(words)的內(nèi)存空間。如：

Data DCD 1,5,8; 定義3個(gè)字并賦值為 1，5 和 8。

AREA 定義一個(gè)代碼或數(shù)據(jù)段(section)，命名并指定屬性。如:

AREA Func01, CODE, READONLY;

定義了一個(gè)名字為 Func01 的只讀代碼段。

SPACE 保留一段空間并初始化為 0。如：

Data SPACE 100; 為 Data 保留 100個(gè)字節(jié)初始化為 0 的內(nèi)存空間。

IMPORT 導(dǎo)入其它文件中的標(biāo)號(hào)，以在當(dāng)前文件中引用。如：

IMPORT SystemInit

LDR R0, =SystemInit

BLX R0

從文件 system_stm32f0xx.c 中導(dǎo)入 SystemInit 這個(gè)函數(shù)并調(diào)用。

EXPORT 導(dǎo)出能被連接器(Linker)識(shí)別的標(biāo)號(hào)。從ASM文件導(dǎo)出的標(biāo)號(hào)可以在C中引用。

[WEAK] 如果在其它地方定義了相同的標(biāo)號(hào)，則此處定義被覆蓋。

PROC 定義一個(gè)函數(shù)的起始地址。

ENDP 標(biāo)志當(dāng)前函數(shù)結(jié)束。

例子：

SysTick_Handler PROC

EXPORT SysTick_Handler [WEAK]

B.

ENDP

導(dǎo)出 SysTick_Handler 這個(gè)中斷處理函數(shù)。如果在其它地方定義了一個(gè)新的 SysTick_Handler 函數(shù)，那么新函數(shù)將覆蓋此處定義的這個(gè)陷阱函數(shù)。匯編語(yǔ)句 B.為在當(dāng)前語(yǔ)句死循環(huán)。下面我們看一下啟動(dòng)文件 startup_stm32f030x8.s

定義堆和棧：

中斷向量表：

現(xiàn)在這個(gè)工程用到的只有綠線(xiàn)框中的幾個(gè)向量：

__initial_sp

初始堆棧指針

Reset_Handler

復(fù)位向量，我們?cè)谏弦黄恼乱呀?jīng)講到如何從復(fù)位向量一步一步執(zhí)行到用戶(hù)代碼中的主程序main( )。

SysTick_Handler

系統(tǒng)時(shí)鐘中斷向量。此程序每 1ms 產(chǎn)生一次中斷。

需要注意的是 SysTick_Handler 這個(gè)中斷處理函數(shù)在用戶(hù)代碼文件stm32f0xx_it.c

中進(jìn)行了重定義，所以當(dāng) SysTick 中斷發(fā)生時(shí)，實(shí)際會(huì)跳轉(zhuǎn)到用戶(hù)代碼的中斷處理函數(shù)，而不是跳到下圖所示的匯編代碼中斷處理函數(shù)進(jìn)入死循環(huán)。

再往下可以看到，對(duì)所有芯片級(jí)中斷定義了一個(gè)共享的陷阱函數(shù)。用戶(hù)在實(shí)際使用到某一個(gè)中斷的時(shí)候，要在中斷處理文件 stm32f0xx_it.c 中用相同的函數(shù)名定義，從而在中斷發(fā)生時(shí)跳轉(zhuǎn)到實(shí)際的中斷處理函數(shù)。

在此文件的最下面的代碼，是用來(lái)傳遞堆棧信息給庫(kù)的：

在芯片資源比較少時(shí)，可以通過(guò)選中 Options for Target->Target->Use MicroLIB 選項(xiàng)，使用簡(jiǎn)化版的庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn) printf 等操作。若資源充足時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，庫(kù)將調(diào)用下面的 __user_initial_stackheap 函數(shù)來(lái)獲得堆棧信息。

M0 內(nèi)核初始化

system_stm32f0xx.c此文件只有兩個(gè)函數(shù)：SystemInit( )，在啟動(dòng)代碼中調(diào)用，把系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位到初始默認(rèn)狀態(tài)(8MHz的高頻內(nèi)部時(shí)鐘 HSI)。SystemCoreClockUpdate( ), 在用戶(hù)調(diào)用庫(kù)函數(shù)更改時(shí)鐘配置后，需要調(diào)用此函數(shù)以更新全局系統(tǒng)時(shí)鐘變量 SystemCoreClock。其它模塊基于此時(shí)鐘的計(jì)算才會(huì)正確。一般來(lái)說(shuō)更改時(shí)鐘配置的 HAL函數(shù)已經(jīng)包含此函數(shù)的調(diào)用，如 HAL_RCC_ClockConfig( )， 無(wú)需用戶(hù)再次調(diào)用。

驅(qū)動(dòng)

stm32f0xx_hal_cortex.c包含 Cortex 內(nèi)核中兩個(gè)重要模塊的驅(qū)動(dòng)：可嵌套中斷向量控制器 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)，系統(tǒng)滴答時(shí)鐘 SYSTICK。

stm32f0xx_hal.c

此文件包含用戶(hù)程序必須首先調(diào)用的 HAL_Init( )，它會(huì)使能數(shù)據(jù)和指令緩存，預(yù)取指令隊(duì)列；配置系統(tǒng)滴答時(shí)鐘產(chǎn)生 1ms 中斷；調(diào)用 HAL_MspInit( )回調(diào)函數(shù)。

HAL_MspInit( )函數(shù)用來(lái)做系統(tǒng)級(jí)的初始化，配置某一模塊相關(guān)的 時(shí)鐘，引腳，DMA，中斷等資源，但是在所有的例程中都沒(méi)有實(shí)際用到此函數(shù)。可以先忽略。

stm32f0xx_hal_rcc.cstm32f0xx_hal_rcc_ex.c

RCC(Reset and Clock Controller)模塊的驅(qū)動(dòng)。一個(gè)模塊為什么要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)文件呢？前一個(gè)文件提供了基本的通用的功能驅(qū)動(dòng)，后一個(gè)文件是擴(kuò)展功能驅(qū)動(dòng)，通常針對(duì)某一特定型號(hào)的芯片。如同我們吃飯需要餐具，_rcc.c 提供碗筷等常用必備工具，_rcc_ex 可能提供的就是酒杯，燭臺(tái)等這些東西。

stm32f0xx_hal_gpio.c

GPIO 模塊的驅(qū)動(dòng)。

BSP 板級(jí)支持包

stm32f0xx_nucleo.c

針對(duì) STM32 Nucleo 開(kāi)發(fā)板的類(lèi)型，宏定義，支持代碼。

用戶(hù)代碼

main.c 主程序

stm32f0xx_it.c 中斷處理

前面介紹了一大堆文件，主要是為了清除系統(tǒng)的工作流程。在開(kāi)發(fā)中使用庫(kù)還是很簡(jiǎn)單的。在主程序中調(diào)用庫(kù)，只需要通過(guò) main.h 包含下面這個(gè)頭文件：stm32f0xx_hal.h如果有 BSP 則包含 BSP 的頭文件，在本工程是：stm32f0xx_nucleo.h

使用到哪個(gè)模塊就在配置文件中打開(kāi)使能該模塊的宏定義。

stm32f0xx_hal_conf.h

然后第一步必須調(diào)用 HAL_Init( )。

第二步，如果希望系統(tǒng)時(shí)鐘工作在默認(rèn)內(nèi)部時(shí)鐘(8MHz HIS)以外的頻率，則需要調(diào)用 SystemClock_Config( )。此函數(shù)又調(diào)用 HAL_RCC_ClockConfig( ) 完成新配置。

下面是應(yīng)用代碼：

所有模塊一般都是這三個(gè)步驟：使能模塊的時(shí)鐘，初始化模塊，使用模塊的功能。

stm32f0xx_it.c 中的中斷處理函數(shù) SysTick_Handler( ) 很簡(jiǎn)單，每次進(jìn)入就對(duì)滴答計(jì)時(shí)變量 uwTick 加1，其它 HAL 函數(shù)可以基于此變量計(jì)時(shí)。



審核編輯：劉清