STM32F10X系列微控制器標準外設(shè)庫的應(yīng)用
Stm32f10x系列微控制器具有Cortex-M3內(nèi)核結(jié)構(gòu),它集成了CM3core的中心處理器內(nèi)核和先進的系統(tǒng)外設(shè),實現(xiàn)了內(nèi)置的中斷控制、存儲器保護,以及系統(tǒng)的調(diào)試和跟蹤功能。在進行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計時,控制軟件首先需要對微控制器的啟動、系統(tǒng)時鐘、存儲器映射、中斷向量、異常處理等進行設(shè)置,增加了控制軟件的前期開發(fā)時間,更加造成了初學(xué)者的難度。為了縮短開發(fā)時間、提高軟件的可移植性,同時降低開發(fā)成本,ST公司提供了標準外設(shè)驅(qū)動庫,該庫集成了CMSIS文件及微控制器所有外設(shè)驅(qū)動函數(shù),由于屏蔽了不同型號微控制器之間的差異,用戶文件僅需調(diào)用相應(yīng)的庫函數(shù)便可完成系統(tǒng)配置,簡化了開發(fā)流程,降低了開發(fā)難度。
1 CMSIS文件結(jié)構(gòu)
CMSIS為Codex微控制器軟件接口標準,提供了獨立于Cortex-M處理器的外設(shè)、實時操作系統(tǒng)、中間組件的通用接口方法,解決了軟件組件應(yīng)用于不同Cortex核微控制器時所帶來的難題,簡化了軟件復(fù)用,降低了Codex-M上操作系統(tǒng)的移植難度。
CMSIS的文件結(jié)構(gòu)如圖1所示(以Codex-M3為例),其中stdint.h包括對8位、16位、32位等類型指示符的定義,主要用來屏蔽不同編譯器之前的差異。core_cm3.h和core_cm3.c中包括Cortex_M3核的全局變量聲明和定義,并定義一些靜態(tài)功能函數(shù)。system_stm32.h和system_ stm 32.c是不同芯片廠商定義的系統(tǒng)初始化函數(shù)SystemInit(),以及一些指示時鐘的變量。Stm32f10x.h是提供給應(yīng)用程序的頭文件,包含core _cm3.h和system_stm32.h,定義了與特定芯片廠商相關(guān)的寄存器以及各中斷異常號,并可定制M3核中的特殊設(shè)備,如MCU、中斷優(yōu)先級位數(shù)以及SysTick時鐘配置。雖然CMSIS提供的文件很多,但在應(yīng)用程序中只需包含h頭文件。
2 標準外設(shè)庫簡介
ST官方提供的標準外設(shè)庫文件包括標準外設(shè)庫文件、標準外設(shè)驅(qū)動例程、各種開發(fā)環(huán)境下的模板示例、評估板專用驅(qū)動等幾部分,其中,CMSIS和STM32F10x_StdPeriph_Driver是最重要的部分。STM32F10x_StdPeriph_Driver則包括了微控制器所有外設(shè)對應(yīng)驅(qū)動函數(shù),這些驅(qū)動函數(shù)均使用C語言編寫,并提供了統(tǒng)一的函數(shù)調(diào)用接口。Project文件夾中則包括了ST官方的所有例程和基于不同編譯器的項目模板,這些例程是學(xué)習(xí)和使用STM32的重要參考。Utilities包含了相關(guān)評估板的示例程序和驅(qū)動函數(shù),供使用官方評估板的開發(fā)者使用,其中很多驅(qū)動函數(shù)同樣可以作為學(xué)習(xí)的重要參考。
標準外設(shè)庫文件之間的關(guān)系如圖2所示,每一個標準外設(shè)驅(qū)動包括源文件stm32f10x_PPP.C和頭文件stm32f10x_ppp.h兩個文件(PPP表示外設(shè),如GPIO、EXTI、I2C等),源文件中包含了相應(yīng)外設(shè)的所有驅(qū)動函數(shù),在misc.c文件中定義了CMSIS功能的一些附加函數(shù),如對NVIC的配置等。STM32f10x.h為CMSIS Codex-M3設(shè)備外設(shè)訪問層頭文件,包含了STM32F10x全系列所有外設(shè)寄存器的定義(寄存器的基地址和布局)、位定義、中斷向量表、存儲空間的地址映射,以及是否使用標準外設(shè)庫設(shè)置等。System_stm32f10x.C為CMSIS Cortex-M3設(shè)備外設(shè)訪問層系統(tǒng)文件,完成系統(tǒng)初始化及時鐘配置。Stm32f10x_conf.h為標準外設(shè)驅(qū)動配置文件,通過更改包含的外設(shè)頭文件來選擇所使用的外設(shè),在新建程序和進行功能變更之前應(yīng)當首先修改對應(yīng)的配置。Stm32f10x_it.c為外設(shè)中斷函數(shù)文件,通過在相應(yīng)位置加入中斷程序代碼執(zhí)行相應(yīng)中斷操作,在實際應(yīng)用中,中斷函數(shù)也可以設(shè)置在項目主程序文件中,但中斷函數(shù)名必須正確。
3 基于標準外設(shè)庫的實現(xiàn)步驟
在IAR FOR ARM6.30編程環(huán)境下,采用V3.50的標準外設(shè)庫,開發(fā)步驟如下:
1)首先創(chuàng)建一能夠象征項目含義的文件夾(如touch),并在該文件夾下創(chuàng)建名為EVARM和Library的文件夾;
2)STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0中STM32F10x_StdPeriph_Driver和CMSIS文件夾拷貝到touch目錄下;
3)將\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V350\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template下的main.c、stm32f10x_confh、stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h拷貝到touch目錄下;
4)將\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V350\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\EWARM下的stm32f10x_flashcfstm32f10x_flash_ex tsram.icf、stm32f10x_nor.icf、stm32f10x_ram.icf拷貝至/touch/EVARM;
5)打開IAR Embedded Workbench IDE,創(chuàng)建一個新的workspace,而后按照模板創(chuàng)建一個新空白項目;
6)為項目添加工作組CMSIS、StdPeriph_Driver、EVARM、User、Doc,如圖3所示;
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