Windows下使用Keil MDK5进行stm32f401cc的开发和编译, 配合ST-LINK工具进行烧录, 使用原生非HAL的方式.

硬件

STM32F4系列基于Cortex M4内核, 于2011年发布, 上市已经十年了. 相对于基于Cortex M3的产品, STM32F4最大的优势是新增了硬件FPU单元以及DSP指令, 同时主频也提高到了168Mhz(可获得210DMIPS的处理能力), 这使得STM32F4适用于需要浮点运算或DSP处理的应用.

STM32F4相对于STM32F1，主要优势如下

1. 采用Cortex M4内核, 带FPU和DSP指令集, 而STM32F1采用的是Cortex M3内核, 不带FPU和DSP指令集
2. 更多的资源, STM32F4有 192KB 片内SRAM, 带摄像头接口(DCMI), 加密处理器(CRYP), USB高速OTG, 真随机数发生器, OTP存储器等
3. 增强的外设功能. 对于相同的外设部分, STM32F4具有更快的模数转换速度、更低的ADC/DAC工作电压, 32位定时器, 带日历功能的实时时钟(RTC), IO复用功能大大增强, 4K字节的电池备份SRAM以及更快的USART和SPI通信速度
4. 更高的性能. STM32F4最高运行频率可达168Mhz, 而STM32F1只能到72Mhz, STM32F4拥有ART自适应实时加速器, 可以达到相当于FLASH零等待周期的性能, STM32F1则需要等待周期, STM32F4的FSMC采用32位多重AHB总线矩阵, 相比STM32F1总线访问速度明显提高
5. 更低的功耗, STM32F40x的功耗为 238uA/Mhz, 其中低功耗版本的STM32F401更是低到 140uA/Mhz, 而STM32F1则为 421uA/Mhz

STM32F401CCU6 核心板

参数

• ARM 32-bit Cortex-M4 with FPU
• 80 MHz maximum frequency
• 256k flash
• 64k ram
• UFQFPN 封装48pin

STM32F401CCU6与STM32F103C8T6相比, 引脚基本兼容, 但是需要注意一个引脚PB11, PB11引脚不能当GPIO使用, 同时必须外接2.2UF电容, 因此USART3也不复存在, 在STM32F401中换成了USART6. 下面的开发板PB口就没有PB11.

外观

电路图(不完全一致)

ST-Link 烧录器

使用普通的4线 ST-Link V2, 也可以使用增加了串口的V2.1

ST-Link 与 stm32核心板的连接需要4根线, 连接关系为

G   -- GND
CLK -- SWCLK
IO  -- SWDIO
V3  -- 3.3V

USB2TTL 转接卡

在观察串口输出时需要使用.

安装说明

略

ST官方库: 前往https://www.st.com/, 点击Tools&Software > Embedded Software > MCU & MPU Embedded Software > STM32 Embedded Software > STM32 Standard Peripheral Libraries(链接), 下载F4, 解压备用.

ST官方库结构说明

STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0

目录结构及说明

├─Libraries
│  ├─CMSIS
│  │  ├─Device
│  │  │  └─ST
│  │  │      └─STM32F4xx
│  │  │          ├─Include                # 需要
│  │  │          └─Source
│  │  │              └─Templates
│  │  │                  ├─arm            # startup文件, 需要
│  │  │                  ├─gcc_ride7
│  │  │                  ├─iar
│  │  │                  ├─SW4STM32
│  │  │                  ├─TASKING
│  │  │                  └─TrueSTUDIO
│  │  ├─Documentation
│  │  ├─DSP_Lib
│  │  ├─Include                           # 需要
│  │  ├─Lib
│  │  │  ├─ARM
│  │  │  └─GCC
│  │  └─RTOS
│  │      └─Template
│  └─STM32F4xx_StdPeriph_Driver           # 需要. 注意里面的xx_fmc.c和xx_fsmc.c不要包含, 因为这两个# 用到的变量在F401里面没有, 只在少数几个F4xx型号里有.
│      ├─inc
│      └─src
├─Project
│  ├─STM32F4xx_StdPeriph_Examples         # 官方的代码例子
│  └─STM32F4xx_StdPeriph_Templates        # 需要stm32f4xx_conf.h, stm32f4xx_it.c, stm32f4xx_it.h
│      ├─EWARM
│      ├─MDK-ARM
│      ├─SW4STM32
│      └─TrueSTUDIO
├─Utilities
│  ├─Media
│  ├─ST
│  │  └─STemWin
│  │      └─Software
│  ├─STM32_EVAL
│  │  ├─Common
│  │  ├─STM3240_41_G_EVAL
│  │  ├─STM324x7I_EVAL
│  │  └─STM324x9I_EVAL
│  └─Third_Party
└─_htmresc

开发说明

手工创建项目

创建项目

创建目录并填充文件

对于项目test001, 创建工作目录test001, 在工作目录下创建libraries, mdk-arm, user 这3个目录

1. 复制Libraries\CMSIS目录下的Device和Include目录到libraries, 其他目录不需要
2. 复制Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver整个目录到libraries
3. MDK-ARM
   用于放置Keil MDK项目文件, 以及项目开发过程中生成的临时文件
4. USER
   • 复制 Project\STM32F4xx_StdPeriph_Templates 下面的stm32f4xx_conf.h, stm32f4xx_it.c, stm32f4xx_it.h三个文件到这个目录
   • 用于放置用户编写的代码

在Keil uVision5中创建项目

1. Project -> New uVision Project, 选择前面的user目录, 使用名称test001, 保存
2. 选择芯片型号stm32f401cc

配置项目

点击Manage Project Items

1. 修改project targets名称为test001
2. 添加groups
   1. CMSIS
   2. StdPeriph_Driver
   3. Startup
   4. User

对每个group, 添加的文件为

• CMSIS
  • system_stm32f4xx.c
• StdPeriph_Driver
  • 添加 libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\src 下面的所有c文件, 除了 stm32f4xx_fmc.c 和 stm32f4xx_fsmc.c
• Startup
  • 添加 libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm 下面的 startup_stm32f401xx.s 文件
• User
  • 添加 user 目录下的 stm32f4xx_it.c 文件
  • 添加 user 目录下的其他文件

点击configure target options , 定位到c/c++

1. Define: 写入 USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F401xx
2. Include Paths: 如果是按上面的目录结构组织的项目, 可以直接复制下面的配置

..\libraries\CMSIS\Include;..\libraries\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include;..\libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\inc;..\user

在c/c++下有完整的 compiler control string

--c99 --gnu -c --cpu Cortex-M4.fp -g -O0 --apcs=interwork --split_sections -I ../libraries/CMSIS/Include -I ../libraries/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include -I ../libraries/STM32F4xx_StdPeriph_Driver/inc -I ../user
-I./RTE/_stm32f401esp8366
-IC:/Keil_v5/ARM/PACK/Keil/STM32F4xx_DFP/2.15.0/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32F4xx/Include
-IC:/Keil_v5/ARM/CMSIS/Include
-D__UVISION_VERSION="525" -DSTM32F401xC -DUSE_STDPERIPH_DRIVER -DSTM32F401xx
-o .\Objects\*.o --omf_browse .\Objects\*.crf --depend .\Objects\*.d

示例代码

使用开发板自带的led灯实现间隔1秒的亮灭效果.main.c

#include "main.h"static __IO uint32_t uwTimingDelay;
RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;static void Delay(__IO uint32_t nTime);void LED_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  aaa;// 使能指定的GPIO模块时钟--默认复位后开机时钟不会全部提供给各个模块 使用时需要自己开启RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);    // 初始化引脚aaa.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;    // 引脚号选择 PC13: RCC_AHB1Periph_GPIOC, GPIOC, GPIO_Pin_13aaa.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; // 输出模式aaa.GPIO_OType =  GPIO_OType_PP;  // 推挽输出aaa.GPIO_Speed = GPIO_High_Speed; // 高速GPIO_Init(GPIOC, &aaa);
}void TIM2_init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef  aaa;// 使能对应模块的时钟 TIM2RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);// 初始化定时器aaa.TIM_Prescaler = 8400;  // 通过prescaler将84MHz降为10KHzaaa.TIM_Period    = 10000; // 再通过period设置计时器间隔为上面频率的10K个周期, 即1saaa.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 选择递增模式aaa.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     // 1分频 1  2  4TIM_TimeBaseInit(TIM2, &aaa);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//使能TIM2的更新中断TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 使能TIM2
}void NVIC_INIT(void)
{NVIC_InitTypeDef  ccc;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//中断优先级分组  2分组ccc.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;ccc.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;ccc.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;ccc.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_Init(&ccc);
}void TIM2_IRQHandler(void)
{TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); // 清除溢出中断标志位GPIO_ToggleBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);        // 触发值交替变化
}int main(void)
{LED_Init();//初始化LEDGPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, 0);TIM2_init();NVIC_INIT();while(1)//卡住{}
}/*** @brief  Inserts a delay time.* @param  nTime: specifies the delay time length, in milliseconds.* @retval None*/
void Delay(__IO uint32_t nTime)
{ uwTimingDelay = nTime;while(uwTimingDelay != 0);
}/*** @brief  Decrements the TimingDelay variable.* @param  None* @retval None*/
void TimingDelay_Decrement(void)
{if (uwTimingDelay != 0x00){ uwTimingDelay--;}
}#ifdef  USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{ /* User can add his own implementation to report the file name and line number,ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* Infinite loop */while (1){}
}
#endif

main.h

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H#include "stm32f4xx.h"void TimingDelay_Decrement(void);#endif /* __MAIN_H */

学习开发包中的例子

在官方库的压缩包里, 包含着这个版本各个外设功能的代码例子, 可以直接参考.

烧录

在Keil uvision5中

1. 点击configure target options , 定位到Debug, Use选择ST-Link Debuger, 点击Settings
2. 如果Debug Adapter里时空白没有显示ST-LINK/V2, 去windows设备管理器看下设备是否正常
3. 切换到Flash Download标签, 勾选Reset and Run
4. 点击Download按钮, 或者按F8, 进行烧录