《MiniPro STM32H750 开发指南》 第六章 新建寄存器版本MDK工程

正点原子

1）实验平台：正点原子MiniPro STM32H750开发板
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4）MiniPro STM32H750技术交流QQ群:756580169

第六章 新建寄存器版本MDK工程

通过前面几章的学习，我们对STM32有了个比较清晰的了解，本章我们将讲解新建寄存器库版本MDK工程的详细步骤。我们把本章新建好的工程放在光盘里，路径：4，程序源码\2，标准例程-HAL库版本\实验0 基础入门实验\实验0-2，新建工程实验-寄存器版本，大家在学习新建工程过程中间遇到一些问题，可以直接打开这个工程，然后对比学习。
本章将分为如下两个小节：
6.1 新建寄存器版本MDK工程
6.2 下载验证


6.1 新建寄存器版本MDK工程
本节我们将教大家如何新建一个STM32H750的MDK5工程。为了方便大家参考，我们将本节最终新建好的工程模板存放在A盘：4、程序源码\2，标准例程-HAL库版本\实验0 基础入门实验\实验0-2，新建工程实验-寄存器版本，如遇新建工程问题，请打开该实验对比。
整个新建过程比较复杂，我们将其拆分为5个步骤进行讲解，请准备大概2个小时时间，耐心细致的做完！对你后续的学习非常有帮助！
在新建工程之前，首先我们要做如下准备：
1、 STM32Cube官方固件包：我们使用的固件包版本是STM32Cube_FW_H7_V1.6.0，固件包路径：A盘8，STM32参考资料1，STM32CubeH7固件包。
2、开发环境搭建：参考本书第三章相关内容。
6.1.1 新建工程文件夹
新建工程文件夹分为2个步骤：1，新建工程文件夹；2，拷贝工程相关文件。
1. 新建工程文件夹
首先我们在桌面新建一个工程根目录文件夹，后续的工程文件都将在这个文件夹里建立，我们把这个文件夹重命名为：实验0-2，新建工程实验-寄存器版本。如图6.1.1.1所示：

图6.1.1.1 新建工程根目录文件夹

为了让工程的文件目录结构更加清晰易懂，我们会在工程根目录文件夹下建立以下几个文件夹，每个文件夹名称及其作用如表6.1.1.1所示：

表6.1.1.1 工程根目录新建文件夹及其作用

新建完成以后，最后得到我们的工程根目录文件夹如图6.1.1.2所示。

图6.1.1.2 工程根目录文件夹

        工程根目录及其相关文件夹新建好以后，我们需要拷贝一些工程相关文件过来（主要是在Drivers文件夹里面），以便等下的新建工程需要。
2. 拷贝工程相关文件
接下来，我们按图6.1.1.2的根目录文件夹顺序介绍每个文件夹及其需要拷贝的文件。
Drivers文件夹
该文件夹用于存放与硬件相关的驱动层文件，一般包括如表6.1.1.2所示的三个文件夹：

表6.1.1.2 Drivers包含文件夹

BSP文件夹，用于存放正点原子提供的板级支持包驱动代码，如：LED、蜂鸣器、按键等。本章我们暂时用不到该文件夹，不过可以先建好备用。
CMSIS文件夹，用于存放CMSIS底层代码（ARM和ST提供），如：启动文件（.s文件）、stm32h7xx.h等各种头文件。该文件夹我们可以直接从STM32CubeH7固件包（路径：A盘8，STM32参考资料1，STM32CubeH7固件包）里面拷贝，不过由于固件包里面的CMISIS兼容了太多芯片，导致非常大（300多MB），因此我们根据实际情况，对其进行了大幅精简，精简后的CMSIS文件夹大小为2.3MB左右。精简后的CMSIS文件夹大家可以在：A盘4，程序源码1，标准例程-寄存器版本 文件夹里面的任何一个实验的Drivers文件夹里面拷贝过来。
        SYSTEM文件夹，用于存放正点原子提供的系统级核心驱动代码，如：sys.c、delay.c和usart.c等，方便大家快速搭建自己的工程。该文件同样可以从：A盘4，程序源码1，标准例程-寄存器版本 文件夹里面的任何一个实验的Drivers文件夹里面拷贝过来。
        执行完以上操作后，Drivers文件夹最终结构如图6.1.1.3所示：

图6.1.1.3 工程根目录文件夹

Middlewares文件夹
该文件夹用于存放正点原子和其他第三方提供的中间层代码（组件/Lib等），如：USMART、MALLOC、TEXT、FATFS、USB、LWIP、各种OS、各种GUI等等。本章我们暂时用不到该文件夹，不过可以先建好备用，后面的实验将会陆续添加各种文件。
Output文件夹
该文件夹用于存放编译器编译工程输出的中间文件，比如：.hex、.bin、.o文件等等。这里不需要操作，后面只需要在MDK里面设置该文件夹为编译过程中间文件的存放文件夹就行。
Projects文件夹
该文件夹用于存放编译器（MDK、IAR等）工程文件，我们主要用MDK，为了方便区分，我们在该文件夹下新建：MDK-ARM文件夹，用于存放MDK的工程文件，如图6.1.1.4所示：

图6.1.1.4 在Projects文件夹下新建MDK-ARM文件夹

User文件夹
该文件夹用于存放用户编写的代码，如：main.c等。目前还没有任何代码，所以暂时为空即可。
6.1.2 新建一个工程框架
首先，打开MDK软件。然后点击ProjectNew uVision Project如图6.1.2.1所示：

图6.1.2.1 新建MDK工程

然后弹出工程命名和保存的操作窗口，我们将工程文件保存路径设置在上一节新建的工程文件夹内，具体路径为：桌面实验0-2，新建工程实验-寄存器版本ProjectsMDK-ARM，工程名字我们取：atk_h750，最后点击保存即可。具体操作窗口如图6.1.2.2所示：

图6.1.2.2 保存工程界面

之后，弹出器件选择对话框，如图6.1.2.3所示。因为正点原子MiniPRO STM32H750开发板所使用的STM32型号为STM32H750VBT6，所以我们选择：STMicroelectronicsSTM32H7 SeriesSTM32H750STM32H750VBTx（如果使用的是其他系列的芯片，选择相应的型号就可以了，特别注意：一定要安装对应的器件pack才会显示这些内容哦！！如果没得选择，请关闭MDK，然后安装 A盘：6，软件资料\1，软件\MDK5\ Keil.STM32H7xx_DFP.2.5.0.pack这个安装包后重试）。

图6.1.2.3 器件选择界面

点击OK，MDK会弹出Manage Run-Time Environment对话框，如图6.1.2.4所示：

图3.2.1.4 Manage Run-Time Environment界面

这是MDK5新增的一个功能，在这个界面，我们可以添加自己需要的组件，从而方便构建开发环境，不过这里我们不做介绍。所以在图6.1.2.4所示界面，我们直接点击Cancel，即可，得到如图6.1.2.5所示界面：

图6.1.2.5 工程初步建立

此时，我们打开MDK-ARM文件夹，会看到MDK在该文件夹下自动创建了3个文件夹（DebugConfig、Listings和Objects），如图6.1.2.6所示：

图6.1.2.6 MDK新建工程时自动创建的文件夹

        这三个文件夹的作用如表6.1.2.1所示：

表6.1.2.1 三个文件夹及其作用

编译过程产生的链接列表、调试信息、预览、lib等文件，统称为中间文件。为了统一管理，方便使用，我们会把输出在Listings和Objects文件夹的内容，统一改为输出到Output文件夹（通过魔术棒设置），我们先把MDK自动生成的这两个文件夹（Listings和Objects）删除。
至此，我们还只是建了一个框架，还有好几个步骤要做，比如添加文件、魔术棒设置、编写main.c等。
6.1.3 添加文件
        本节将分3个步骤：1，设置工程名和分组名；2，添加启动文件；3，添加SYSTEM源码。
1. 设置工程名和分组名
在ProjectTarget上右键，选择Manage Project Items…（方法一）或在菜单栏点击品字形红绿白图标（方法二）进入工程管理界面，如图6.1.3.1所示：

图6.1.3.1 进入工程管理界面

        在工程管理界面，我们可以执行设置工程名字（Project Targets）、分组名字（Groups）以及添加每个分组的文件（Files）等操作。我们设置工程名字为：Template，并设置四个分组：Startup（存放启动文件）、User（存放main.c等用户代码）、Drivers/SYSTEM（存放系统级驱动代码）、Readme（存放工程说明文件），如图6.1.3.2所示：

图6.1.3.2 设置工程名和分组名

        设置好之后，我们点击OK，回到MDK主界面，可以看到我们设置的工程名和分组名如图6.1.3.3所示：

图6.1.3.3 设置成功

        这里我们只是新建了一个简单的工程，并没有添加BSP、Middlewares等分组，后面随着工程复杂程度的增加，我们需要一步步添加对应的分组。
        注意：为了让工程结构清晰，我们会尽量让MDK的工程分组和我们前面新建的工程文件夹对应起来，由于MDK分组不支持多级目录，因此我们将路径也带入分组命名里面，以便区分。如：User分组对应User文件夹里面的源码，Drivers/SYSTEM分组，对应Drivers/SYSTEM文件夹里面的源码，Drivers/BSP分组对应Drivers/BSP文件夹里面的源码等。
2. 添加启动文件
启动文件（.s文件）包含STM32的启动代码，其主要作用包括：1、堆栈（SP）的初始化；2、初始化程序计数器（PC）；3、设置向量表异常事件的入口地址；4、调用main函数等，是每个工程必不可少的一个文件，我们在本书第九章会有详细介绍。
        启动文件由ST官方提供，存放在STM32CubeH7软件包的：DriversCMSISDevice STSTM32H7xxSourceTemplatesarm文件夹下。因为我们开发板使用的是STM32H750VBT6，对应的启动文件为：startup_stm32h750xx.s，为了节省空间，在精简版CMSIS文件夹里面我们把其他启动文件都删了。而且，为了更好的匹配寄存器版本代码，我们对startup_stm32h750xx.s做了2处修改：
        1，我们用不到编译器的内存管理函数，为节省内存，将Heap_Size改成 0，源码如下：
;未用到编译器自带的内存管理(malloc,free等)，设置Heap_Szie为0
Heap_Size       EQU     0x00000000
        2，寄存器代码不需要调用SystemInit函数，因此修改Reset_Handler函数，去掉SystemInit调用，并且还加入了开启 STM32H750 硬件 FPU 的代码，具体源码如下：
Reset_Handler    PROC
                    EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
    ;IMPORT  SystemInit
    ;寄存器代码,不需要在这里调用SystemInit函数,故屏蔽掉,库函数版本代码,可以留下
    ;不过需要在外部实现SystemInit函数,否则会报错.
    IMPORT  __main

        IF {FPU} != "SoftVFP"  ;通过Target选项卡的Floating Point Hardware选项来控制
                                   ;如果选择:Not Used,则不编译以下代码(到ENDIF结束)
                                   ;如果选择:Use Single/Double Precision,则编译以下代码
        ;Enable Floating Point Support at reset for FPU
        LDR.W  R0, =0xE000ED88       ; Load address of CPACR register
        LDR    R1, [R0]                ; Read value at CPACR
; Set bits 20-23 to enable CP10 and CP11 coprocessors
        ORR    R1,  R1, #(0xF <<20)  
        ; Write back the modified CPACR value
        STR    R1, [R0]                ; Wait for store to complete
        DSB
                                         ;针对OS应用,FPU寄存器全部由OS压栈保存,关闭硬件压栈
                                         ; Disable automatic FP register content
                                         ; Disable lazy context switch
        LDR.W  R0, =0xE000EF34       ; Load address to FPCCR register
        LDR    R1, [R0]
        AND    R1,  R1, #(0x3FFFFFFF); Clear the LSPEN and ASPEN bits
        STR    R1, [R0]
        ISB                              ; Reset pipeline now the FPU is enabled
        ENDIF

        ;LDR     R0, =SystemInit             ;寄存器代码,未用到,屏蔽
        ;BLX     R0                      ;寄存器代码,未用到,屏蔽
        LDR      R0, =__main
        BX       R0
        ENDP
        这段代码，我们主要加入了开启 STM32H750 硬件 FPU 的代码，以使能 STM32H750 的浮点运算单元，并关闭硬件自动压栈。其中，0xE000ED88 就是协处理器控制寄存器(CPACR)的地址，该寄存器的第 20~23 位用来控制是否支持浮点运算，这里我们全设置为 1，以支持硬件浮点运算。关于 CPACR 寄存器的详细描述，见《STM32H7 编程手册.pdf》第 4.7.1 节。另外，寄存器版本，我们还屏蔽了 SystemInit 函数的调用，如果是HAL库版本，可以取消这个函数的注释，并在外部实现 SystemInit 函数。
特别注意：我们在汇编代码里面使能了 FPU，所以在 MDK 里面，我们也要设置使用 FPU，否则可能代码会无法运行，设置方法如下：选择 Options for Target ‘Target1’，打开 Target 选项卡，在 Code Generation 里面，选择 Double Precision，如图6.1.3.4 所示：

图6.1.3.4 MDK开启浮点运算

关于启动文件的说明，我们就介绍这么多，接下来我们看如何添加启动文件到工程里面。我们有两种方法给MDK的分组添加文件：1，双击Project下的分组名添加。2，进入工程管理界面添加。
        这了我们使用方法1添加（路径：实验0-2，新建工程实验-寄存器版本\Drivers\CMSIS\
Device\ST\STM32H7xx\Source\Templates\arm），如图6.1.3.5所示：

图6.1.3.5 双击分组添加启动文件（startup_stm32h750xx.s）

上图中，我们也可以点击Add按钮进行文件添加。添加完后，点击Close，完成启动文件
添加，得到工程分组如图6.1.3.6所示：

图6.1.3.6 启动文件添加成功

3. 添加SYSTEM源码
        这里我们在工程管理界面（方法2）进行SYSTEM源码添加。点击：按钮，进入工程管理界面，选中Drivers/SYSTEM分组，然后点击：Add Files，进入文件添加对话框，依次添加delay.c、sys.c和usart.c到该分组下，如图6.1.3.6所示：

图6.1.3.6 添加SYSTEM源码

        注意：这些源码都是在第6.1.1小节的第二步拷贝过来的，如果之前没拷贝，是找不到这些源码的。添加完成后，如图6.1.3.7所示：

图6.1.3.7 SYSTEM源码添加完成

6.1.4 魔术棒设置
为避免编写代码和编译报错，我们需要通过魔术棒对MDK工程进行相关设置。在MDK主界面，点击：（魔术棒图标，即Options for Target按钮），进入工程设置对话框，我们将进行如下几个选项卡的设置。
1. 设置Target选项卡
在魔术棒Target选项卡里面，我们进行如图6.1.4.1所示设置：

图6.1.4.1 Target选项卡设置

        上图中，我们设置芯片所使用的外部晶振频率为8Mhz，选择ARM Compiler版本为：Use default compiler version 5（即AC5编译器）。
        这里我们说明一下AC5和AC6编译的差异，如表6.1.4.2所示：

表6.1.4.1 AC5&AC6简单对比

由于AC5对中文支持比较好，且兼容性相对好一点，为了避免不必要的麻烦，我们推荐大家使用AC5编译器。为了让大家自由选择，我们正点原子的源码，也是支持AC6编译器的，不过在选项卡设置上稍有差异，具体差异如表6.1.4.2所示：

表6.1.4.2 AC5&AC6设置差异

2. 设置Output选项卡
         在魔术棒Output选项卡里面，进行如图6.1.4.2所示设置：

图6.1.4.2 设置Output选项卡

        注意，我们勾选：Browse Information，用于输出浏览信息，这样就可以使用go to definition查看函数/变量的定义，对我们后续调试代码比较有帮助，如果不需要调试代码，则可以去掉这个勾选，以提高编译速度。
3. 设置Listing选项卡
        在魔术棒Listing选项卡里面，进行如图6.1.4.3所示设置：

图6.1.4.3 设置Listing选项卡

        经过Output和Listing这两步设置，原来存储在Objects和Listings文件夹的内容（中间文件）就都改为输出到Output文件夹了。
4. 设置C/C++选项卡
        在魔术棒C/C++选项卡里面，进行如图6.1.4.4所示设置：

图6.1.4.4 设置C/C++选项卡

在②处设置了全局宏定义：STM32H750xx，用于定义所用STM32型号，在stm32h7xx.h里面会用到该宏定义。
在③处设置了优化等级为-O0，可以得到最好的调试效果，当然为了提高优化效果提升性能并降低代码量，可以设置-O1~-O3，数字越大效果越明显，不过也越容易出问题。注意：当使用AC6编译器的时候，这里推荐默认使用-O1优化。
在④处勾选C99模式，即使用C99 C语言标准。
        在⑤处，我们可以进行头文件包含路径设置，点击此按钮，进行如图6.1.4.5所示设置：

图6.1.4.5 设置头文件包含路径

        上图中我们设置了4个头文件包含路径，其中3个在Drivers文件夹下，一个在User文件夹下。为避免频繁设置头文件包含路径，正点原子最新源码的include全部使用相对路径，也就是我们只需要在头文件包含路径里面指定一个文件夹，那么该文件夹下的其他文件夹里面的源码，如果全部是使用相对路径，则无需再设置头文件包含路径了，直接在include里面就指明了头文件所在。
关于相对路径，这里大家记住3点：
1，默认路径就是指MDK工程所在的路径，即.uvprojx文件所在路径（文件夹）
2，“./”表示当前目录（相对当前路径，也可以写做“.\”）
3，“../”表示当前目录的上一层目录（也可以写做“..\”）
举例来说，上图中：..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32H7xx\Include，前面两个“..\”，表示Drivers文件夹在当前MDK工程所在文件夹（MDK-ARM）的上2级目录下，具体解释如图6.1.4.6所示：

图6.1.4.6 ..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM3H7xx\Include的解释

        上图表示根据头文件包含路径：..\..\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32H7xx\Include，编译器可以找到⑥处所包含的这些头文件，即代码里面可以直接include这些头文件使用。
        再举个例子，在完成如图6.1.4.5所示的头文件包含路径设置以后，我们在代码里面编写：
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
        即表示当前头文件包含路径所指示的4个文件夹里面，肯定有某一个文件夹包含了：SYSTEM/sys/sys.h的路径，实际上就是在Drivers文件夹下面，两者结合起来就相当于：
#include "../../Drivers/SYSTEM/sys/sys.h"
        这就是相对路径。它既可以减少头文件包含路径设置（即减少MDK配置步骤，免去频繁设置头文件包含路径的麻烦），同时又可以很方便的知道头文件具体在那个文件夹，因此我们推荐在编写代码的时候使用相对路径。
        关于相对路径，我们就介绍这么多，大家搞不明白的可以在网上搜索相关资料学习，也可以在后面的学习，分析我们其他源码，慢慢体会，总之不难，但是好用。
        最后，我们如果使用AC6编译器，则在图6.1.4.4的Misc Controls处需要设置：-Wno-invalid-source-encoding，避免中文编码报错，如果使用AC5编译器，则不需要该设置！！
5. 设置Debug选项卡
在魔术棒Debug选项卡里面，进行如图6.1.4.7所示设置：        

图6.1.4.7 Debug选项卡设置

        图中，我们选择使用：CMSIS-DAP仿真器，使用SW模式，并设置最大时钟频率为10Mhz，以得到最高下载速度。当我们将仿真器和开发板连接好，并给开发板供电以后，仿真器就会找到开发板芯片，并在SW Device窗口显示芯片的IDCODE、Device Name等信息（图中⑤处），当无法找到时，请检查供电和仿真器连接状况。
6. 设置Utilities选项卡
在魔术棒Debug选项卡里面，进行如图6.1.4.8所示设置：        

图6.1.4.8 Utilities选项卡设置

        图中⑥处下载算法STM32H750，是MDK默认添加的，针对STM32H750系列产品。除此之外，我们还要添加STM32H750VB_W25Q64@ALIENTEK.FLM算法，点击⑦处按钮添加即可。添加好算法后，设置算法使用的 RAM 地址和大小，这里设置的起始地址为：0X2000 0000（DTCM），大小为：0X3000。必须按这个大小设置，否则下载会出错（无法加载算法）。
7. 添加分散加载文件
由于STM32H750VBT6芯片内部的FLASH的空间比较少（只有128KB）。对于大的工程，这个FLASH空间是不够用的，为了解决这个问题，同时方便后续工程的新建，我们统一使用分散加载的方式来决定FLASH内存的分配，而不用MDK默认的设置。关于分散加载是什么？我们后面8.3小节会讲解，请大家先跟着我们把新建工程完成。
分散加载的文件已经为大家准备好了，可以在实验0-2，新建工程实验-寄存器版本\User\SCRIPT，或者在（A盘）/程序源码/STM32启动文件/分散加载_寄存器版本/SCRIPT中拷贝qspi_code.scf文件到我们的工程User\SCRIPT路径下，如图6.1.4.9所示。

图6.1.4.9 拷贝分散加载文件到工程

注意：这里的分散加载文件寄存器跟HAL库是不一样的，我们建立寄存器工程，所以必需用寄存器版本的分散加载文件。
接下来我们需要对MDK进行配置，相当于把分散加载文件关联到工程里。方法：点击魔术棒， Linker选项卡取消勾选：Use Memory Layout from Target DialogScatter File路径选择SCRIPT文件夹 选择qspi_code.scf文件，然后，在disable Warnings一栏，添加：6314,6329，屏蔽6314和6329这两个警告。如不屏蔽，当分散加载里面有某些段（section）没用到，则会报警告，所以我们需要屏蔽这两个警告。如图6.1.4.10所示。

图6.1.4.10 添加分散加载文件

至此，添加分散加载文件的相应操作就完成了。
6.1.5 添加main.c，并编写代码
在MDK主界面，点击：，新建一个main.c文件，并保存在User文件夹下。然后双击User分组，弹出添加文件的对话框，将User文件夹下的main.c文件添加到User分组下。得到如图6.1.5.1所示的界面：

图6.1.5.1 在User分组下加入main.c文件

至此，我们就可以开始编写我们自己的代码了。我们在main.c文件里面输入如下代码：
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);         /* 设置时钟, 480Mhz */
    delay_init(480);                                /* 延时初始化 */
    usart_init(120, 115200);                               /* 串口初始化为115200 */
    while (1)
    {
        printf("t:%d\r\n", t);
        delay_ms(500);
        t++;
    }
}
此部分代码，在A盘4，程序源码1，标准例程-寄存器版本 实验0 基础入门实验实验0-2，新建最工程实验-寄存器版本Usermain.c里面有，大家可以自己输入，也可以直接拷贝。强烈建议自己输入，以加深对程序的理解和印象！！
注意，这里的include就是使用的相对路径，关于相对路径，请参考前面C/C++选项卡设置章节进行学习。
编写完main.c以后，我们点击：（Rebuild）按钮，编译整个工程，编译结果如图6.1.5.2所示：

图6.1.5.2 编译结果

编译结果提示：代码总大小（Porgram Size）为：FLASH占用4508字节（Code + RO + RW），SRAM占用2360字节（RW + ZI）；并成功创建了Hex文件（可执行文件，放在Output目录下）；编译0错误，0警告。
注意：如果编译提示有错误/警告，请根据提示，从第一个错误/警告开始解决，直到0错误0警告。如果出错，很有可能是之前的操作存在问题，请对照教程找问题。
另外，我们在Readme分组下还没有添加任何文件，由于只是添加一个说明性质的文件（.txt），并不是工程必备文件，因此这里我们就不添加了，开发板光盘的源码我们是有添加的，大家可以去参考一下。
至此，新建寄存器版本MDK工程完成。
6.2 下载验证
这里我们继续使用DAP仿真器下载，在MDK主界面，点击：（下载按钮，也可以按键盘快捷键：F8），就可以将代码下载到开发板，如图6.2.1所示：

图6.2.1 下载成功

上图提示：Application running…，则表示代码下载成功，且开始运行。此时，我们打开串口调试助手，并设置好端口号（COM号）和波特率（115200），就可以看到打印出来的t值，如图6.2.2所示：

图6.2.2 收到开发板发回来的数据

        说明我们的程序运行正常，下载验证无误。