Программирование ARM-контроллеров STM32 на ядре Cortex-M3. Часть 1. Установка MDK, создание проекта, основы Keil uVision

  1. Часть 1. Установка MDK, создание проекта, основы Keil uVision
  2. Часть 2. Основы ассемблера, структура и синтаксис программы. Простейшая программа.
  3. Часть 3. Карта памяти контроллеров STM32, доступ к отдельным битам памяти.
  4. Часть 4. Регистры, старт и режимы работы контроллеров STM32.
  5. Часть 5. Как залить прошивку в контроллер.
  6. Часть 6. Настройка системы тактирования.
  7. Часть 7. Работа с портами ввода-вывода.

Сегодня мы начнём учиться программировать ARM-контроллеры STM32 на ядре Cortex-M3. Эти камни уже гораздо серьёзнее, чем восьмибитные пики и атмелы, поэтому для полного использования всех их возможностей без языка высокого уровня нам при программировании не обойтись (если мы конечно не мазохисты), но для лучшего понимания происходящего, начнём мы всё же с ассемблера, а потом уже подмешаем Си (тем более, что до полного использования возможностей этих камней нам пока как до Луны пешком).

Сред разработки под ARM-ы в настоящее время существует достаточно много, мы будем пользоваться одной из таких сред (кстати, одной из самых популярных), которая называется Keil uVision.

Первое, что нужно сделать — это скачать с официального сайта Keil и установить себе на компьютер пакет MDK-ARM. В настоящее время в его состав входит Keil uVision версии 5.11. Бесплатная версия, естественно, урезана и позволяет скомпилить максимум 32 Кбайта кода, но нам, простым радиохламерам, для любительских нужд этого более чем достаточно (ну, а если недостаточно, то, я думаю, все знают что делать).

Помимо пакета MDK-ARM нужно скачать и установить пакет для работы с контроллерами STM32, который называется Keil.STM32F1xx_DFP.1.0.5.pack. После установки этого пакета в среде uVision появится база данных контроллеров STM.

Всё, после выполнения этих двух действий можно приступать к разработке программ.

Итак, запускаем Keil uVision и выбираем пункт меню «New uVision Project…»

Создание нового проекта в Keil uVision

В появившемся окне проводника выбираем папку, в которой проект будет расположен, придумываем ему какое-нибудь имя и жмём кнопку «Сохранить».

После этого появится база различных контроллеров STM32, в которой нужно будет выбрать свой камень (в моём случае это stm32F103C8) и нажать «Ok».

Выбор контроллера в Keil uVision

Дальше нам предложат подключить к нашему проекту различные готовые куски кода и библиотеки драйверов. Достаточно поставить напротив соответствующего компонента галочку и он будет включен в наш проект. Это очень сильно облегчает жизнь программиста, но мы пока не будем этим пользоваться. Пока мы ставим перед собой цель разобраться как это всё работает и нас интересует проект на асме с чистого листа, поэтому не ставим никакие галочки, а просто жмём кнопку «OK».

Добавление в проект стандартных библиотек

Проект создан и окно uVision теперь выглядит вот так:

Окно проекта в Keil uVision

Слева расположен многофункциональный менеджер проекта, в котором в зависимости от выбранной внизу вкладки открывается либо структура проекта (вкладка Project), либо библиотека документации (вкладка Books), либо список используемых в проекте функций (вкладка Functions), либо шаблоны для часто используемых структур (вкладка Templates). Пользоваться менеджером просто и удобно, — когда мы выбираем камень, в библиотеку документации автоматически добавляются нужные книжки, список используемых в проекте функций также составляется автоматически. В области справа показывается содержимое открытых файлов проекта.

Добавим в наш проект asm-файл, в котором мы будем писать код. Щёлкаем по Source Group 1 правой кнопкой мыши и выбираем пункт Add New Item to Group ‘Source Group 1’…

Добавление нового файла в проект

После этого появится окошко, в котором нам предложат выбрать тип добавляемого файла и попросят этот файл как-нибудь назвать. Выбираем тип файла Asm File, назовём его, скажем, Proga1 и жмём кнопку Add. В менеджере проекта появляется наш файл. Если по нему два раза щёлкнуть мышкой — он откроется в окошке справа.

Пока этот файл пустой, но прежде чем писать в него какой-либо код, давайте вернёмся ещё раз к менеджеру проекта. Если щёлкнуть правой кнопкой мыши на Target1 и выбрать пункт меню Options for Target ‘Target1’, то откроется окошко с настройками нашего проекта. Кое-какие из этих настроек нам придётся подправить, а кое-какие просто интересно посмотреть.

На вкладке Device можно поменять модель контроллера.

На вкладке Target указаны начальные адреса и размеры используемых областей памяти. В случае с нашим STM32F103C8 мы имеем внутри кристалла 64 кБ (0x10000) flash-памяти (IROM1 — internal ROM), которая расположена по адресам, начиная с 0x08000000, а также 20 кБ (0x5000) ОЗУ (IRAM — internal RAM), которая расположена по адресам, начиная с 0x20000000. Эти данные устанавливаются автоматически при выборе контроллера, но если вдруг они случайно испортились, то их всегда можно подглядеть в доке на камень, открыв карту памяти (memory map).

На вкладке Output нужно не забыть поставить галочку напротив пункта Create HEX File. Здесь же можно выбрать отдельную папку для сохранения всяких вспомогательных файлов, создающихся при компиляции проекта. (кнопка Select Folder for Objects…)

На вкладке Listing настраиваются параметры создаваемых файлов листинга, которые также можно направить в отдельную папку, чтобы не засорять папку проекта.

На вкладке User можно настроить запуск различных пользовательских программ и скриптов в процессе построения проекта

Вкладки С/С++ и Asm предназначены для настройки процедур препроцессинга и ассемблирования и пока нам не интересны.

На вкладке Linker настраивается линковщик. Здесь возможны три варианта:

1) Ничего не менять. В этом случае стартовые адреса областей памяти (flash и RAM) будут взяты те, что прописаны на вкладке Linker напротив пунктов R/O Base, R/W Base. Кроме того, линковщик захочет чтобы точка входа была обозначена меткой Reset_Handler, а начало таблицы прерываний — меткой __Vectors. Это можно увидеть в командной строке линковщика (Linker Control String). Запись —entry Reset_Handler говорит о том, что метку Reset_Handler нужно считать точкой входа, а запись —first __Vectors — о том, что секцию с именем __Vectors нужно расположить в памяти первой. Соответственно, если наши названия не будут совпадать с теми, которые ожидает линковщик, — мы при компиляции получим ошибки и ворнинги. Кроме того, мы должны экспортировать эти метки, директивой EXPORT.

2) Поставить галочку напротив Use Memory Layout from Target Dialog. Если посмотреть в командную строку линковщика, то можно увидеть, что теперь набор команд выглядит по другому. В таком варианте линковщик будет использовать адреса областей памяти, указанные на вкладке Target. Причём он сначала на основе этих данных автоматически создаёт так-называемый scatter-файл (файл с расширением .sct), а потом компилит проект на основе scatter-файла. Если мы откроем scatter-файл в блокноте, то увидим, что теперь компилер хочет, чтобы секция, помещаемая в самое начало flash-памяти (там должна размещаться таблица векторов прерываний, но об этом позже) называлась RESET. Но в этом случае линковщику уже не нужно чтобы мы что-то куда-то экспортировали и не обязательно, чтобы метка, обозначающая точку входа, называлась именно Reset_Handle. Зато теперь нам нужно либо в программе обозначить точку входа директивой ENTRY, либо на вкладке Linker в окошке Misc controls добавить директиву —first, указав после неё имя нашей метки, отмечающей точку входа. Кроме того, теперь линковщик выдаёт при компиляции ворнинг из-за того, что хочет найти секции, обозначенные как InRoot$$Sections. Но у нас таких секций и нет, поэтому на этот ворнинг можно смело забить (а чтоб не надоедал — можно выключить его, добавив в строку Disable Warnings на вкладке Linker).

3) Ну и наконец, последний вариант — можно самому создать этот самый scatter-файл, который расскажет линковщику где какие области располагать. Для этого галочка Use Memory Layout from Target Dialog должна быть снята, а в папке с проектом нужно создать файл с раширением sct. Подробно о том, чем этот файл заполнять и как использовать описано в пятой главе мануала RealView Compilation Tools, а нам для простейшей программы хватит и вот такого:

scatter-файл для простейшей программы

Здесь ROM_Start_Address — адрес начала flash-памяти (в нашем случае 0x08000000), ROM_Size — размер flash-памяти (в нашем случае 0x10000), RAM_Start_Address — адрес начала оперативы нашего камня (в нашем случае 0x20000000), RAM_Size — размер оперативы (в нашем случае 0x10000).

Директива *.o (First_Section_Name, +First) в секции ER_IROM1 означает, что надо во всех объектных файлах поискать область с именем First_Section_Name и разместить её самой первой в секции ER_IROM1. Для контроллеров STM32 первой во flash-памяти должна быть область с адресом вершины стека и таблицей адресов прерываний.

Директива .ANY (+RO) означает, что далее в этой секции будут размещены все остальные области, помеченные в исходнике как READONLY, причём без разницы в каком порядке.

Директива .ANY (+RW +ZI) в секции RW_IRAM1 означает, что в этой секции будут размещены все области, помеченные в исходнике как READWRITE, причём без разницы в каком порядке.

После того, как файл создан и заполнен нужно на вкладке Linker, в строке Scatter File указать путь к этому файлу. Для удобства, справа есть кнопочка «…» при нажатии на которую откроется проводник и вам останется только выбрать этот файл в проводнике.

Обратите внимание, что после выбора scatter-файла набор команд в строке Linker control string изменится. Оттуда пропадут команды, размечающие области памяти и распределяющие различные секции по этим областям, поскольку теперь предполагается, что это сделано в scatter-файле.

На вкладке Debug нужно выбрать как вы будете отлаживать свой проект. Если у вас есть отладочная плата, то нужно поставить флажок, напротив пункта Use: и далее выбрать из выпадающего списка свою отладочную плату. Если отладочной платы у вас нет, то нужно поставить флажок напротив пункта Use Simulator. Это даст возможность пользоваться для отладки встроенным в IDE симулятором.

Последняя вкладка, Utilites, предназначена для настройки программирования чипа из IDE, и, соответственно, при отсутствии одного из поддерживаемых этой IDE программаторов также не сильно нам интересна.

Полную информацию по настройкам компилятора, ассемблера и прочим можно узнать, почитав литературу из раздела Tools Users Guide на вкладке Books в менеджере проекта, а с минимальными настройками мы только что разобрались. На этом пока всё, а в следующий раз давайте попробуем написать в созданном ранее asm-файле какую-нибудь маленькую программулинку.

  1. Часть 1. Установка MDK, создание проекта, основы Keil uVision
  2. Часть 2. Основы ассемблера, структура и синтаксис программы. Простейшая программа.
  3. Часть 3. Карта памяти контроллеров STM32, доступ к отдельным битам памяти.
  4. Часть 4. Регистры, старт и режимы работы контроллеров STM32.
  5. Часть 5. Как залить прошивку в контроллер.
  6. Часть 6. Настройка системы тактирования.
  7. Часть 7. Работа с портами ввода-вывода.

Добавить комментарий