第7章 CMSIS架构与STM32标准外设库

CM7的启动文件详解
3、第3个数据段，定义中断向量表，复位后映射到地址0 AREA RESET, DATA, READONLY EXPORT __Vectors ;声明全局符号,表示中断向量表入口地址 EXPORT __Vectors_End; 表示向量表结束地址 EXPORT __Vectors_Size; 表示向量表大小 __Vectors DCD __initial_sp ;地址0x0，第0字，栈指针R13（MSP）初值 DCD Reset_Handler ;地址0x4，第1字，复位中断入口，PC初值 DCD NMI_Handler ;地址0x8，非屏蔽异常 … … __Vectors_End ; 中断向量结束处 __Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors;向量表长度

CM7的启动文件详解
2、第2个声明数据段，开辟堆(Heap)空间。 Heap_Size EQU 0x00000C00 ;定义常量，堆大小3K字节 AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;定义数据段，8字节对齐， __heap_base ;堆的空间基址 Heap_Mem SPACE Heap_Size ;开辟堆空间3k字节, 并用0填充 __heap_limit ;堆空间结束地址
STM32标准外设库

6、stm32f10x_rcc.c必选项，设置系统时钟相关函数的库 ；除了在SystemInit()函数中对时钟初始化。 标准外设库文件： 每个外设对应一个 .c 和 .h 文件。 stm32f10x_adc.c stm32f10x_gpio.c stm32f10x_bkp.c stm32f10x_i2c.c stm32f10x_can.c stm32f10x_iwdg.c stm32f10x_cec.c stm32f10x_pwr.c stm32f10x_crc.c stm32f10x_rcc.c stm32f10x_dac.c stm32f10x_rtc.c stm32f10x_dbgmcu.c stm32f10x_sdio.c stm32f10x_dma.c stm32f10x_spi.c stm32f10x_exti.c stm32f10x_tim.c stm32f10x_flash.c stm32f10x_usart.c stm32f10x_fsmc.c stm32f10x_iwdg.c

CM7的启动文件详解
4、第4个代码段， Reset_Handler复位中断服务程序 AREA |.text|, CODE, READONLY ; 只读代码段 Reset_Handler PROC;复位中断服务程序的入口 EXPORT Reset_Handler [WEAK] ;声明复位中断向量为全局、外部可调用 IMPORT SystemInit ;通知编译器要用的标号在其他文件 IMPORT __main ; c库中的标号,不是main函数 LDR R0, =SystemInit ;此处LDR是伪指令 BLX R0 ;跳到SystemInit，系统初始化 LDR R0, =__main ； BX R0 ;跳到c库中的__main， 链接、添加c库中的_mian代码,用来进行flash到RAM的存储 器映射,执行lib_init等c库的初始化工作,最后进入我们自 编源程序的mian()函数!

CM7的启动文件详解dler复位中断服务程序之后是虚设的其他 各个异常处理程序段，可根据需要自行修改。 各中断函数内把各个异常处理程序标号均声明全局、 外部可调用的。 所有的中断函数全部带有[weak]属性，即弱定义，如 果编译器发现在别处文件中定义了同名函数，在链接时用 别处的地址进行链接。 6、在最后对栈和堆进行了初始化。 启动文件到底什么作用？ 主要进行堆、栈初始化，中断向量表以及中断函数定 义，复位中断处理函数Reset_Handler是唯一的实现、其 调用了SystemInit系统初始化函数、引导进入C/C++程序 的main函数。
STM32标准外设库



3、stm32f10x.h头文件：外设寄存器的定义、位定义、中 断向量表、存储空间的地址映射等。 如同51单片机的<reg52.h>头文件一样，stm32f10x.h像一 个大表格，我们在使用的时候就是通过宏定义进行类似查 表的操作。 例：没有这个文件的话，怎样访问STM32的寄存器，有什 么缺点？ –需要查手册来确定哪个地址对应哪个寄存器。 –地址易写错、可读性差、易出错、开发效率低。 新建项目选库时必选项：Framework，加载下2个库文件。 4、stm32f10x_conf.h，库配置文件，记录用到的外设库 文件。 5、misc.c，设置NVIC的函数库。
1、基于CMSIS应用程序的架构
用户层
RTOS、中间件层
中间件
CMSIS层 MCU层
外设函数库
内核访问函数、外设寄存器与中断向量定义
2、CMSIS包含的主要组件：



CMSIS-CORE库： –访问内核及其设备、寄存器、内核外设函数，如ARM提 供core_cm3.h、 core_cm3.c等core_前缀的文件； –片上外设寄存器与中断定义，如由芯片生产商提供 device.h、system_device.c等文件； CMSIS-DSP库：包括向量运算、矩阵计算、复杂运算、筛 选函数、控制函数、PID 控制器、傅里叶变换和很多其他 常用的 DSP 算法。有C源代码允许修改。 CMSIS-RTOS API库：用于线程控制、资源和时间管理的实 时操作系统的标准化编程接口。 CMSIS-SVD库：系统视图描述 (SVD) 文件以基于格式化的 XML提供了外设信息和其他设备参数。 编译器+微控制器专用启动文件startup_device.s。
SystemInit函数主要设置STM32的时钟系统:HSI, HSE,
LSI, LSE, PLL倍频因子, SYSCLK、 AHB/APBx预分频、 Flash设置等；
__main函数由编译器生成，负责初始化栈、堆等，并在
最后跳转到用户源程序的main()函数，来到C的世界。 SystemFrequncy，该值代表系统时钟频率。
STM32标准外设库

新建GPIO项目：STM32标准外设库文件必选项：
STM32标准外设库



1、STM32启动文件startup_stm32f10x_ld_vl.s，同时加 载的还有system_stm32f10x.c外设层访问系统的源文件， 主要对系统进行初始化。 与startup_ARMCMx.s启动文件是相似的，只不过实际芯片 对内存、外设等有了更多具体内容。 2、system_stm32f10x.c 文件提供了启动文件调用的两个 函数和一个全局变量：
C/C++项目建立与调试

第一步：新建工程，芯片选择，以Cortex M7核为例：
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第二步，选择CMSIS的接口软件组件：CORE内核接口库、 DSP信号处理算法库(可选)、实时操作系统Keil RTX(可 选)、Device的Startup启动文件，编译时自动添加其他 用的库文件。
7.3 CM7的启动文件解析
打开startup_ARMCM7.s启动文件，前面注释部分为版权信息 ，后面每段的作用： 1、第1个为数据段，用于开辟栈(Stack)空间。 Stack_Size EQU 0x00000400 ;定义常量，栈空间大小1KB AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;定义一个数据段,8(2的3次方)字节对齐 Stack_Mem SPACE Stack_Size ;开辟栈大小1KB,并用0填充 __initial_sp ;标号，栈顶地址指针，CM3中栈为满递减
3、CMSIS的作用



CMSIS层起着承上启下的作用： –对硬件寄存器层进行统一实现、统一定义； –向上层的操作系统及中间件接口层和应用层提供接口 ，简化应用程序开发难度。 CMSIS可实现与处理器和外设之间的一致且简单的软件接 口，从而简化软件的重用，缩短微控制器开发人员新手的 学习过程，并缩短新设备的上市时间。 ARM公司提供的CMSIS组件函数库、芯片厂商提供的外设函 数库都是参照此标准设计的。 device HAL(Hardware Abstraction Layer 硬件抽象层) 芯片厂商的标准外设函数库。
7.4 STM32标准外设库




在8位单片机的程序开发中，是直接配置单片机外设的寄 存器来控制芯片的工作，如中断、定时器等。常常要查阅 手册，看实现某功能寄存器的某位该置1还是置0。这些都 是很琐碎的、机械的工作。幸好8位单片机较简单、资源 有限，可以通过直接配置寄存器的方式来开发。 STM32外设资源丰富，寄存器的数量多、设置复杂度高， 直接配置寄存器方式开发程序效率低。 STM32库是针对STM32提供的一个函数包，为开发者访问底 层硬件提供了一个中间API，使用库函数就可直接配置寄 存器、系统部件，无需深入掌握底层硬件细节，就可轻松 应用每一个外设。 STM32库涵盖了时钟、GPIO、定时器、CAN、I2C、SPI、 UART和ADC等的所有标准外设。
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第三步：在Source Group 1中添加C语言源程序即可。 #define uint32 unsigned int #define N 10 uint32 sum; // 计算1+2+3+...+N的值。 int main(void) { uint32 i; sum = 0; for(i=0; i<=N; i++) { sum += i; } }
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