使用Keil MDK以及標准外設庫創建STM32工程

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2013.3補充在線視頻教程

1.1 使用Keil MDK以及標准外設庫創建STM32工程

通過上一節對標准外設庫的介紹，想必各位讀者對標准外設庫已經有了基本的認識，然而由於標准外設庫中文件眾多，很多初學者在開始很長一段時間內甚至都無法完全自己建立一個工程，很多人只是依賴標准外設庫或給定的工程模板。本節就介紹怎樣利用Keil MDK開發環境和標准外設庫來搭建自己的工程。

建立一個基於標准外設庫其實並不復雜，網絡上也有很多關於怎樣在Keil MDK下建立工程的教程，方法也各異，本節所介紹的方法本着少改動、便於使用、方便更換器件等原則，給大家介紹怎樣在Keil中創建一個工程，並以一個最簡單的例子來說明怎樣下載和調試程序。

1.1.1 開發工具與開發環境

1. 軟件版本

本節所使用Keil MDK 為目前的最新版V4.21，具體版本信息如圖 5‑6所示。其他版本差別不大，讀者可以根據自己使用的版本進行操作或者從Keil的官網下載新版本。使用的標准外設庫為目前最新的V3.5版本。使用的開發調試工具為JLINK-V8，使用的驅動版本為V4.08l。

圖5‑6 MDK詳細版本信息

2. 建立工程目錄

首先先建立一個用於存放工程的文件夾，此處命名為STM32，在文件夾下分別建立LIB、USER、MDK三個文件夾，分別用於存放標准外設庫文件、用戶程序文件、工程目錄。在MDK文件夾下建立List、Obj兩個文件夾，分別用於存放在編譯過程中產生的臨時文件和輸出文件。

接下來拷貝標准外設庫和相應的文件到工程目錄中，首先拷貝STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries文件夾下的兩個文件夾CMSIS和STM32F10x_StdPeriph_Driver到剛剛新建的STM32\LIB目錄下，接下來拷貝用戶編寫程序的程序文件，此文件可以從標准外設庫自帶的例程中拷貝，這里從STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Examples\ADC\3ADCs_DMA目錄下拷貝main.c、stm32f10x_conf.h、stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h四個文件，這四個文件是在編程的時候用戶往往需要根據實際需求進行修改的。因此拷貝至STM32\USER目錄下，system_stm32f10x.c文件定義了系統時鍾等參數並完成微控制器的初始化，標准外設庫中已經有了，這里可以不拷貝。這樣所需要的文件都已經具備了，如圖 5‑7所示。

圖5‑7工程目錄文件夾結構

1.1.2 MDK的操作與設置

1. 新建工程

首先啟動Keil uVision4，點擊菜單欄Project-New uVision Project，選擇工程的保存位置，保存位置選擇在之前建立的MDK文件夾下，如圖 5‑8所示。

圖5‑8保存路徑的選擇

在彈出的界面中選擇所使用的芯片信號，筆者使用的芯片型號為STM32F103ZET6，所以選擇STM32F103ZE，如圖 5‑9所示。

圖5‑9選擇芯片型號

芯片選擇完成后軟件會彈出一條提示，提示是否要拷貝STM32大容量啟動代碼並添加到工程，由於我們使用新版本標准外設庫中提供的啟動代碼，因此此處選擇否。如圖 5‑10所示。

圖5‑10拷貝啟動代碼選擇

接下來就出現了一個空的工程窗口，建立了一個新的工程。

2. 添加程序文件

在左側Project一欄中對Target 1兩次點擊之后可以重命名，這里命名為STM32，然后右擊，如所示，單擊Manage Comoonents。出現如所圖 5‑11示界面。

圖5‑11選擇 Manage Comoonents

在這個界面里可以更為方便的添加工程的相關文件。也可以在對應的Group上右鍵Add Group和Add Files to Group只是這種方式更方便集中的添加和管理。按照圖 5‑12所示，建立四個Group，點擊Groups一欄右上角圖標，依次新建USER、CMSIS、LIB、StartUp四個組，點擊對應的組在點擊右下方Add Files添加相應的文件到對應的組中。USER組中添加USER文件夾下的文件，CMSIS組中添加STM32 PJ\STM32\LIB\CMSIS\CM3\CoreSupport文件夾下core_cm3.c文件和STM32\LIB\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x文件夾下system_stm32f10x.c文件。在LIB組下添加STM32\LIB\STM32F10x_StdPeriph_Driver\src下的所有文件，這個組的文件也可以根據后面的程序功能添加對應的功能文件。StartUp組下添加STM32\LIB\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm文件夾下startup_stm32f10x_hd.s文件，此文件根據芯片的所屬類型來選擇，STM32F103ZE為大容量器件所以選擇hd結尾的啟動文件。至此，已經將對應的文件全部加入工程中。

圖5‑12編輯組並添加對應文件

文件添加完成后的工程管理窗口如圖 5‑13所示。其中CMSIS和LIB組中的文件圖標上由個鑰匙圖案，表示該文件當前為只讀屬性，工程編譯完成后前面會出現一個加號，點擊展開可以顯示當前文件所調用的文件。

圖5‑13工程管理文件列表

3. 參數設置

接下來需要對工程進行一些參數設置，在中STM32上右擊，選擇第一項Options for Target ‘STM32’，如圖 5‑14所示。

圖5‑14選擇進行參數設置

彈出窗口如圖 5‑15所示。在這個窗口中共有10個選項卡，第一個選項卡Device用於選擇使用的器件，由於在新建工程的時候已經選擇這里可以不用在選擇，當前的工程如果在后期要更換使用的芯片時可以在這個選項卡中更換芯片，同時還要注意更換對應的啟動文件。在Target選項卡中，一般只需要填上使用的晶振頻率即可，其他都可以保持默認。

圖5‑15 Target選項設置

在如圖 5‑16所示Output選項卡中主要注意兩項，一是選擇輸出文件夾，選擇之前工程目錄中MDK文件夾下的Obj文件夾，在下面還有一個Create HEX File選項，用於選擇是否生成hex文件，如果編譯好的程序要寫片，或者要提供給別人下載到芯片中而不希望別人知道源碼時可以提供HEX文件。

圖5‑16 Output選項設置

在Listing選項卡下同樣可以選擇Listing對應的文件夾，這里選擇STM32\MDK\List文件夾，下方的復選框可以選擇需要生成的調試信息，這里保持默認即可，如圖 5‑17所示。

圖5‑17 Listing 選項設置

C/C++選項卡中的設置比較重要，如圖 5‑18所示，選項卡中主要有兩個地方需要注意，首先是整個工程的宏定義，在前面標准外設庫部分已經有過介紹，標准外設庫中很多功能都是通過宏定義來實現的，由於標准外設庫針對STM32一系列芯片，因此需要通過宏定義來進行針對性的選擇。這種選擇有兩種方式，有的人是直接改動宏定義部分的庫文件，缺點是需要更改一些功能時不是很方便，而且筆者建議在盡量不更改庫文件的方式下實現功能的配置和使用，另一種方式就是在工程的設置中添加宏定義，這兒添加了兩個宏定義，USE_STDPERIPH_DRIVER表示使用標准外設庫進行程序開發， STM32F10X_HD表示使用的是STM32F10X系列大容量器件，本例中中使用的是STM32F103ZET6故填寫此項。

需要說明的是在程序開發過程中不光庫文件可以通過宏定義的方式進行程序功能配置，用戶程序也可以仿照庫文件的這種形式，通過相關的宏定義進行一些參數配置。STM32的標准外設庫在程序組織性、層次性、規范性等方面都值得我們去學習的。在“Target”的選項卡中進行的宏定義是這對當前“Target”有效的，在每一個“Group”同樣可以設置作用於Group的宏定義。

Language/Code Generation 一欄中主要是針對程序語言所所的一些優化和配置，默認情況下保持默認即可。

圖5‑18 C/C++選項設置

接下來一個重要的設置就是設置工程所包含的頭文件目錄，如圖 5‑19所示，點擊Include Paths一欄右側圖標，彈出如所示的對話框。點擊對話框右上角圖標，添加工程所包括的頭文件路徑，添加頭文件路徑的時候要把當前工程目錄中包含頭文件的路徑都添加進去，如所示，添加了以下幾個路徑：

..\USER

..\LIB\STM32F10x_StdPeriph_Driver\inc

..\LIB\CMSIS\CM3\CoreSupport

..\LIB\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x

圖5‑19添加頭文件包含路徑

如果有用戶自己編寫的頭文件也要相應的加上引用路徑。仔細觀察可以發現在標注外設庫中頭文件的引用為：#include "stm32f10x.h"，在C語言的學習中我們知道雙引號表示編譯器從用戶目錄開始搜索，如果未找到才回去系統目錄去查找，MDK的安裝目錄中同樣存在對應的庫文件，路徑為Keil\ARM\INC\ST\STM32F10x，但是由於不同的版本所內含的庫文件不同，如目前最新的V4.21版本中則內置了V3.4版本的庫文件，而之前的版本中很多內置了V2.0版本的庫文件，因此為了保持工程所使用的庫文件和引用的頭文件的一致性，同時也方便工程文件拷貝到其他電腦上運行，建議大家都按照本書介紹的方式都從自己的目錄中引用頭文件。

4. 程序調試與下載設置

頭文件引用路徑添加完成后，就可以進行相關的編譯工作了，在進行這一步工作之前，我們還要完成有關程序調試和下載的相關設置，有關調試的設置在Debug選項卡中，之前的Asm和Linker選項卡保持默認。Debug選項卡如圖 5‑20所示。在此選項卡中主要完成程序調試的相關設置，選項卡主要分為兩個部分，左側是使用模擬器進行仿真與調試的方式，點選后軟件會進入模擬器調試。右側是使用仿真器連接硬件開發平台進行調試，首先從右側選擇所使用的仿真器，這里使用的是J-Link仿真器，故在下拉框中選擇Cortex-M/R J-LINK/J-Trace，在兩側的下方可以通過勾選對應的復選框來選擇是否需要在調試開始時下載程序和運行到主程序，其他部分的設置保持默認即可。

圖5‑20調試工具設置

點擊右側圖標進入J-Link設置界面，如果此時仿真器和硬件開發平台已經正確連接就會出現如圖 5‑21所示的界面，同時系統系統任務欄中會自動彈出J-Link的控制軟件。從界面中可以讀出當前的J-Link SN號以及相應的版本信息，如果沒有出現相關信息請檢查相關驅動程序是否正確安裝，並到系統的設備管理器中通用串行總線控制設備一項檢查系統有沒有識別出J-Link，右側則可以讀取所連接的設備信息，如果沒有出現類似的信息請檢查硬件連接。在此選項卡中可以進行J-Link的端口、速度等設置，這里只需要保持默認就可以了。

圖5‑21 J-Link 連接

本章之前已經做過介紹，STM32F10X內核集成了串行/JTAG調試接口SWJ-DP（Serial Wire and JTAG）。這是標准的ARM CoreSight調試接口，包括JTAG-DP接口（使用5個引腳）和SW-DP（使用兩個引腳）。引腳分配如表 5‑9所示。兩種方式都可以進行程序的調試和下載，但是SW方式更節省端口，只需要兩根線就可以，多余的I/O可以釋放用作普通用途，SW方式和JTAG方式在普通程序調試下載與調試過程中並無明顯差別，如果想使用SW的方式調試程序只需要在Port的下拉列表中選擇SW即可，如圖 5‑22所示。選擇完成后如果硬件連接正確同樣能夠讀取芯片的信息。

表 5‑9  SWJ調試端口引腳

SWJ-DP端口 引腳名稱	JTAG 調試接口		SW 調試接口		引腳分配
	類型	描述	類型	調試功能
JTMS/SWDIO	輸入	JTAG模式選擇	輸入/輸出	串行數據輸入/輸出	PA13
JTCK/SWCLK	輸入	JTAG時鍾	輸入	串行時鍾	PA14
JTDI	輸入	JTAG數據輸入	——	——	PA15
JTDO/TRACESWO	輸出	JTAG數據輸出	——	跟蹤時為TRACESWO信號	PB3
JNTRST	輸入	JTAG模塊復位	——	——	PB4

 

圖5‑22使用SW方式

設置好了Debug選項卡中有關選項后還需要設置Flash Download選項卡，如圖 5‑23所示。本選項卡主要設置燒寫Flash時的相關參數，這里主要設置兩個部分，一個是設置程序下載的一些配置，這兒選擇Erase Sectors表示下載程序的時候擦除對應分區，勾選后面三項，分別表示下載程序，下載后校驗，程序下載后復位並運行。家下來需要選擇所使用的Flash，點擊Add，添加所使用的芯片類型，筆者使用的是STM32F103ZET6，Flash大小是512k，因此選擇STM32F10X High-density Flash。至此完成使用J-Link完成程序調試的配置。

圖5‑23 Flash燒寫參數設置

最后選擇程序下載按鈕所對應的工具配置，配置同Debug界面如圖 5‑24所示，同樣選擇Cortex-M/R J-LINK/J-Trace這樣就可以在后面的使用中一鍵將程序下載到Flash中。至此已經全部完成了程序調試和下載的必要設置。

圖5‑19設置程序下載菜單對應的工具