STM32单片机技术与应用项目教程 课件 项目二 STM32F4单片机的编译集成环境MDK5的设置

项目二STM32F4单片机的编译集成环境MDK5的设置任务2.1认识STM32官方标准固件库与MDK任务2.1认识STM32官方标准固件库与MDK任务2.2新建STM32F4单片机项目工程项目二STM32F4单片机的编译集成环境MDK5的设置任务2.1认识STM32官方标准固件库与MDK【知识目标】了解STM32官方STD标准固件库与MDK编辑界面。【能力目标】能够阐述STM32官方标准固件库的架构组成。【素质目标】培训系统学习能力。查阅设计资料的能力。培养分析问题解决问题的能力。1.STM32F4单片机的官方标准固件库下载3.STM32F4官方标准固件库包2.CMSIS标准本节学习内容:4.STM32F4单片机的关键配置文件5.系统启动文件6.MDK简介STM32F4单片机的官方标准固件库下载ST公司为了方便用户开发编写程序，提供了一套标准的STM32F4固件库，该固件库对内部的硬件电路功能以函数的形式提供了访问接口。可以通过查看库函数的源程序，了解具体对寄存器的操作过程。STM32标准外设库的下载：ST官网下载/Designresource/list/STM32%20MCU/firmware_software/firmware_software开源电子网CMSIS标准CMSIS标准英文全称是CortexMicrocontrollerSoftwareInterfaceStandard，ARMCortex微控制器软件接口标准。任何一个Cortex-M4芯片，内核结构都完全相同，不同的是芯片的存储器容量、片上外设、IO以及其他模块的区别。ARM是一个做芯片标准的公司，它负责的是芯片内核的架构设计。TI、ST等公司并不做标准，他们根据ARM公司提供的芯片内核标准设计自己的芯片。CMSIS标准图2-1基于CMSIS框架的应用程序基本结构CMSIS标准图2-1基于CMSIS框架的应用程序基本结构CMSIS框架内分为3个基本功能层：内核外设访问层：由ARM公司实现，包含了名称定义、地址定义、存取内核寄存器和外围设备的协助函数。同时也为RTOS（实时操作系统）定义了独立的内核接口函数。中间件访问层：由ARM公司实现，芯片厂商提供更新，主要负责当以中间件访问的应用程序接口API函数。器件级外设访问层：由芯片厂商实现，包含了定义硬件寄存器的地址以及外设的访问函数，比如ST公司提供的固件库外设驱动文件（stm32f40x_gpio.c等文件）。另外厂商会对异常向量进行扩展，以处理相应异常。STM32F4官方标准固件库包介绍下载“STSW_STM32065_STM32F4单片机DSP与标准外设库”后解压缩后如图2-2所示：图2-2“STSW_STM32065_STM32F4单片机DSP与标准外设库”内容STM32F4官方标准固件库包介绍STM32F4官方标准固件库包介绍STM32F4官方标准固件库包介绍STM32F4官方标准固件库包介绍Libraries文件夹里面的文件在建立工程的时候会使用。STM32F4官方标准固件库包介绍包含ST公司提供的官方实例（常用的硬件功能应用），用户可以参考这些实例编写自己的开发程序，缩短开发周期。存放工程模板，给出了常用的集中开发环境下的项目模板。STM32F4官方标准固件库包介绍固件库的帮助文档，在开发过程中会用到。STM32F4单片机的关键配置文件表2-1STM32F4单片机的关键配置文件序号文件所在目录说明1core_cm4.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Include该头文件是CMSIS的核心文件，提供进入Cortex-M4内核接口。用户无须修改该文件。2stm32f4xx.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\IncludeSTM32F4片上外设访问层头文件，该文件至关重要，对系统寄存器进行了定义声明以及内存操作，该文件同时还包含了时钟的相关定义、FPU和MPU单元开启定义、中断相关定义等。3system_stm32f4xx.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include片上外设接入层系统头文件。主要是申明设置系统及总线时钟相关的函数。STM32F4单片机的关键配置文件表2-1STM32F4单片机的关键配置文件序号文件所在目录说明4system_stm32f4xx.c\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Templates该文件是在系统启动时对整个系统和时钟系统进行配置，系统启动后首先要调用该文件中的SystemInit函数。5stm32f4xx_it.c\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4x_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Template用于集中编写中断函数6stm32f4xx_it.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4x_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Templatestm32f4xx_it.c对应的头文件。STM32F4单片机的关键配置文件表2-1STM32F4单片机的关键配置文件序号文件所在目录说明7stm32f4xx_conf.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4x_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Template外设驱动配置文件，通过修改该文件中所包含的外设头文件，用户启动或禁用外设驱动。8stm32f4xx_rcc.c\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\src与系统时钟RCC相关的一些操作函数，主要是对一些时钟的配置和使能。9stm32f4xx_rcc.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\incstm32f4xx_rcc.c对应的头文件。STM32F4单片机的关键配置文件表2-1STM32F4单片机的关键配置文件序号文件所在目录说明10misc.c\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\src包含中断优先级以及内核中滴答定时器的配置操作函数，在实际设计中会经常用到misc.c和misc.h这两个文件。11misc.h\stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\incmisc.c对应的头文件。系统启动文件系统的启动文件系统启动文件完成以下工作：初始化堆栈指针SP。初始化PC指针，将指针PC设置为“Reset_Handler”，系统启动后从“Reset_Handler”向量入口开始执行程序。初始化中断向量表。配置系统时钟，调用SystemInit。系统启动文件将栈的区域“Stack_Size“大小设置为0x00000400（1K字节）*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************系统启动文件

*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************系统启动文件开辟一个栈空间，栈空间的标号为“Stack_Mem”，栈空间大小为“Stack_Size”。SPACE伪指令用于开辟一个空间。*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************标号“__initial_sp”表示了堆空间的顶部，也就是栈顶。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************

代码定义了一个名为“HEAP”的数据段，标号“__heap_base”表示了的数据段的底部，标号“__heap_limit”表示了堆的顶部。系统启动文件通过上述程序代码可以看出，栈的顶部和堆的底部是连接在一起的，在程序运行中，当发生进栈操作时是向RAM的低地址方向存储临时变量。而堆的作用是分配变量，向高地址方向分配RAM的存储空间。

当设计程序非常庞大时，运行过程中有可能会出现堆栈溢出的情况。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************指定当前文件保持堆栈八字节对齐。指示编译器将使用Thumb指令集。在使用Thumb具体指令前要使用该指令进行声明。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************定义了一个名为“RESET”的数据段，并设置为只读属性，通过“EXPORT”将标号“__Vectors”、“__Vectors_End”、“__Vectors_Size”声明为全局量，可供其他源文件访问。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************DCD伪指令在RAM中分配了连续的存储空间并进行了初始化设置。分配了连续字节的存储空间，并进行了初始化设置，初始化值为“__initial_sp”，“__initial_sp”标号代表了地址值。“__Vectors”标号也同样代表了当前数据段在RAM中的地址值。标号“__Vectors_End”表示了上述分配空间结束后的地址值。标号“__Vectors_Size”代表了分配的向量空间的总字节数。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************分配了名为“|.text|”只读的程序存储空间段“PROC”和“ENDP”构成了一个过程，相当于定义了一个函数，在”PROC”与“ENDP”之间的代码构成了一个子程序的内容，”PROC”与“ENDP”成对出现。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************标号Reset_Handler相当于函数名，对应了这段程序的首地址。EXPORT用于声明，声明Reset_Handler标号为全局标号，其它源文件可以访问。[WEAK]用于指示如果有其它源文件定义Reset_Handler标号，则屏蔽掉此处的声明。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************通知编译器使用其它源文件中的“SystemInit”、“__main”标号。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************将“SystemInit”标号对应的值写入内部寄存器R0中。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************跳转到寄存器R0内容对应的地址处执行子程序，并将指令切换回ARM指令集。系统启动文件*******************************************************************************FileName:startup_stm32f40_41xxx.s*******************************************************************************定义了标号名称为NMI_Handler的子程序，ENDP：表示程序的结束，[WEAK]：该段程序的定义为弱定义方式，其它源文件定义了“NMI_Handler”函数则屏蔽掉此处的声明。MDK简介KeilMDK，也称MDK-ARM、RealviewMDK，源自于德国的KEIL公司，是ARM公司推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。图2-4MDK5启动界面MDK简介KeilMDK，也称MDK-ARM、RealviewMDK，源自于德国的KEIL公司，是ARM公司推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。图2-5MDK5的组成MDK简介KeilMDK，也称MDK-ARM、RealviewMDK，源自于德国的KEIL公司，是ARM公司推出的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具。MDK5下载网址：/demo/eval/arm.htmARM.CMSIS.5.8.0pack安装包和Keil.STM32F4xx_DFP.2.16.0.pack安装包下载网址：/dd2/Pack/#!#eula-containerMDK安装教程本节总结1.STM32F4单片机的官方标准固件库下载3.STM32F4官方标准固件库包2.CMSIS标准4.STM32F4单片机的关键配置文件5.系统启动文件6.MDK简介任务2.2新建STM32F4单片机项目工程【知识目标】掌握使用MDK新建STM32F4设计项目的流程。【能力目标】能够在MDK中成功创建一个全新的STM32F4单片机项目工程。能够根据项目需求，在STM32项目中精准配置相应STD库文件和编译选项。【素质目标】培训系统学习能力。培养查阅设计资料的能力。培养分析问题解决问题的能力。1.创建项目工程并配置项目参数3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件2.在项目中添加配置文件本节学习内容:4.添加并配置标准库文件5.启动文件配置6.项目头文件路径配置8.设置下载/调试选项7.设置输出选项9.配置系统时钟参数10.单片机项目编译准备工作:1.下载STM32F4固件库包并解压缩，如图所示：2.安装好MDK53.安装好STM32F4的器件包：Keil.STM32F4xx_DFP.1.0.8.pack1.创建项目工程并配置项目参数1）首先在电脑的硬盘上创建一个文件夹用来存放工程模板，并在该文件夹下新建6个文件夹，如图2-5所示。图2-5新建模板的窗口1.创建项目工程并配置项目参数2）打开MDK软件,执行Project\NewμVisionProject…菜单命令，并将工程路径选择为新建的模板文件下的USER，并保存工程名为template。在弹出的窗口中选择器件，如图2-6所示：图2-6新建项目选择器件将器件选择为：STMicroelectronics/STM4Series/STM32F407/STM32F407ZG/STM32F407ZGTx1.创建项目工程并配置项目参数单击OK后，在弹出的如图2-7所示的“ManageRun-TimeEnvironment”对话框中选择Cancel。操作完成后，USER文件夹下文件如图2-8所示。图2-8USER目录下的文件图2-7“ManageRunEnvironment”对话框2.在项目中添加配置文件1）将stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Drive目录下的inc、src文件夹复制到新建模板目录下的FWLIB文件夹下。固件库中src为驱动STM32F4的库函数文件。inc则是这些库文件对应的头文件。2）将与内核和启动相关的文件复制到模板文件夹下的core文件夹内。将stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm目录下的startup_stm32f40_41xxx.s启动文件复制到CORE文件夹内。将stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Include目录下的core_cm4.h、core_cmsimd.h、core_cmFunc.h、core_cmInstr.h复制到CORE文件夹内。2.在项目中添加配置文件3）将stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include目录下的stm32f4xx.h、system_stm32f4xx.h文件复制到USER目录下。4）将stm32f4_dsp_stdperiph_lib_V1.8.0\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Templates目录下的main.c、main.h、stm32f4xx_conf.h、system_stm32f4xx.c、stm32f4xx_it.c、stm32f4xx_it.h文件复制到USER文件夹下。2.在项目中添加配置文件文件复制后的user文件夹如图2-9所示。图2-9USER文件夹3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件在system文件夹内新建两个文件夹delay、sys，如图2-12所示。图2-12新建sys、delay文件夹在MDK界面执行菜单命令File\New命令，新建文件分别保存在delay文件中和sys文件夹中：delay文件夹中保存的文件名为delay.c和delay.hsys文件夹中保存为sys.c和sys.h3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件在STM32编程过程中经常会使用到调用毫秒级和微秒级的延时函数，一般使用STM32单片机内部的滴答定时器来设计实现毫秒、微妙延时功能，因此用户可以自己编写滴答定时器的驱动程序。

本模板中的延时驱动函数保存在delay.c文件中，对应的头文件为delay.h。

打开delay.c文件，录入代码内容并保存。3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件在STM32编程过程中经常会使用到调用毫秒级和微秒级的延时函数，通常会使用STM32单片机内部的滴答定时器来设计实现毫秒、微妙延时功能，因此用户可以自己编写滴答定时器的驱动程序。

本模板中的延时驱动函数保存在delay.c文件中，对应的头文件为delay.h。

打开delay.c文件，录入代码内容并保存。3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件在STM32编程过程中经常会使用到调用毫秒级和微秒级的延时函数，通常会使用STM32单片机内部的滴答定时器来设计实现毫秒、微妙延时功能，因此用户可以自己编写滴答定时器的驱动程序。

本模板中的延时驱动函数保存在delay.c文件中，对应的头文件为delay.h。

打开delay.c文件，录入代码内容并保存。3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件打开delay.h文件，录入如下代码并保存。delay.h对delay.c中定义的函数进行了声明，包含了delay.h头文件的源文件可以使用delay.h中声明过的函数。3.在项目中添加自定义延时文件和自定义系统文件打开sys.h文件，并录入代码并保存。sys.h文件定义了STM32F4的IO口输入读取宏定义和输出宏定义，在编程操作时通过有参宏的使用能够直接读取、设置I/O端口的引脚电平，为程序设计提供了方便。创建用户自己的系统文件sys.c，并保存在sys文件夹内。用户可以将自己创建的系统函数保存在sys.c文件内。打开新建的MDK模板项目，如图2-10所示，在“Target1”上单击鼠标右键，添加组，并将组改名为USER、FWLIB、SYSTEM、HARDWARE、CORE，与模板文件夹下文件夹名称相对应，如图2-11所示。图2-10新建组操作图2-11新建并分组后的项目4.添加并配置标准库文件4.添加并配置标准库文件单击工具栏中的，在弹出的如图2-13所示的窗口界面下，将之前复制的文件添加到修改的组内。图2-13添加文件到FWLIB组操作4.添加并配置标准库文件将src内的源文件全部添加到FWLIB组内，添加后的界面如图2-14所示。由于设计的模板采用的是STM32F407单片机，不需要使用stm32f4xx_fmc.c文件，该文件在STM32F42、STM32F43系列单片机中才会使用，因此可以将该文件移除。图2-14添加FWLIB组文件界面5.启动文件配置

1）将startup_stm32f40_41xxx.s文件添加CORE组内，由于默认添加的文件类型为*.h和*.c，因此在添加该文件时需要将添加文件的类型选择为Allflies(*.*)，如图2-15所示。图2-15添加启动文件到CORE组内5.启动文件配置

2）将main.c、system_stm32f4xx.c添加到USER组内，如图2-16所示，如果希望将用户编写的中断响应函数存放在stm32f4xx_it.c文件中则将stm32f4xx_it.c添加到USER包内，如果用户不需要将自己编写的中断响应函数保存在stm32f4xx_it.c中则可以不添加该文件到USER包中。图2-16添加用户文件到USER中5.启动文件配置

3）将delay.c、sys.c文件添加到system组中，如图2-17所示。图2-17添加sys.c和delay.c文件5.启动文件配置

4）添加文件的包内列出对应的包内文件，如图2-18所示。图2-18添加文件后的模板项目6.项目头文件路径配置在MDK集成环境中需要明确指出文件头文件所在路径，否则MDK无法查找到各类元件中需要的头文件。图2-19设置头文件路径单击工具栏内的，在弹出的界面内选择C/C++选项，鼠标左键单击“includePaths”右侧的按钮，在弹出的窗口中在空白处双击鼠标左键，如图2-19所示。6.项目头文件路径配置然后点击单片机右侧的，选择头文件所在的文件夹，如图2-20所示，添加CORE文件夹路径。同时添加USER文件夹、FWLIB\inc、SYSTEM\delay、SYSTEM\sys文件夹路径。图2-20选择头文件路径文件夹6.项目头文件路径配置对于STM32F40系列工程，还需要添加一个全局宏定义标识符。单击工具栏内的，在弹出的界面内选择C/C++选项内的“Define：”操作框内输入“STM32F40_41xxx,USE_STDP