STM32MP135平台基于HAL库创建Bare Metal裸机工程并从SD卡启动-Toy模板网

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STM32MP135平台基于HAL库创建Bare Metal裸机工程并从SD卡启动

1.引言

首先引用ST官方的介绍：

STM32MP135微处理器 (MPU) 基于单Arm® Cortex®-A7内核，运行频率可达1GHz。STM32MP13 MPU专门面向入门级Linux、裸机或RTOS系统设计，并已预先集成Microsoft Azure RTOS。”

STM32MP135处理器(以下简称MP135)本是一块MPU，主频可达1GHz(我看到的手册及时钟配置下最高实际为900MHz)，本该运行Linux内核，这次官方支持了Bare Metal，也就是裸机HAL库，可以实现利用MPU丰富外设资源及实际需求的同时，进一步提升程序运行的实时性，当作一块资源丰富的大单片机用。

这次使用手上的ST官方的MP135DK开发板，使用最新的V1.0.0 HAL库，创建基于MP135的裸机工程，并将程序烧录至SD卡运行。

本文参考：【STM32MP13x直播回顾】直播答疑汇总 (stmicroelectronics.cn)
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2.提前了解

MP135启动开关决定了上电时的启动方式
MP135是一块标准的MPU，没有内部Flash，只有内部的SYSRAM(128KB)
前面两项共同决定了MP135的启动流程与运行流程，实际情况如下
综上所述，总结一下MP135的裸机玩法：
- 调试时直接在CubeIDE中进入调试模式，程序会自动被写进内部的SYSRAM中运行，并且可以单步调试。如果程序大小超过了SYSRAM的128KB，则需要先在SYSRAM中运行DDR初始化程序，并在用户程序调试时，将程序加载进DDR中，实现用户程序的调试运行，同样支持单步调试。
- 以上是调试模式的方法，但实际情况通常为从外部Flash或SD卡加载程序运行，这里以SD卡为例，结合上图可知：上电时MP135拨码为外部SD卡启动->加载ROM Code->从SD卡加载第一段程序FSBLA->复制用户程序到DDR->跳转至DDR运行用户程序。
最后，明确我们接下来要做的工作：
- 使用CubeIDE或CubeMX建立基于Bare Metal的MP135工程
- 编写代码并调试用户程序
- 在DDR中运行并调试用户程序
- 烧写程序至SD卡，并从SD加载用户程序运行

3.使用CubeIDE或CubeMX建立基于Bare Metal的MP135工程

确保已安装或更新CubeIDE至最新，目前最新版本为1.14.1
按照常规方法新建STM32工程
找到正确的MPU型号
为工程命名并指定保存位置，注意工程类型要选择BareMetal裸机工程，点击Finish完成创建
至此，完成了使用CubeIDE或CubeMX建立基于Bare Metal的MP135工程

4.编写代码并调试用户程序

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按照常规方法配置时钟树(System Core -> RCC)，在这里配置为外部晶振，也可忽略不配置
按照常规方法配置调试引脚为SWD(Trace and Debug -> DEBUG)
这里以点亮板载的一颗蓝色LED为例，实现LED闪烁，作为用户程序的功能，由电路图可知引脚为PA14
完成后生成代码，工程结构如下
作者在图形配置界面为PA14创建了别名"LED"，但在生成的代码中并没有看到相关的#define，因此暂时手动控制led闪烁

在main.c中手动完善GPIO初始化代码

/**
 * @brief GPIO Initialization Function
 * @param None
 * @retval None
 */
static void MX_GPIO_Init(void) {
	/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */
	GPIO_InitTypeDef gpio_init_structure;
	/* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

	/* GPIO Ports Clock Enable */
	__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

	/* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	gpio_init_structure.Pin = GPIO_PIN_14;
	gpio_init_structure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	gpio_init_structure.Pull = GPIO_PULLUP;
	gpio_init_structure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_structure);
	/* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

完善main函数中的led闪烁代码

/**
 * @brief  The application entry point.
 * @retval int
 */
int main(void) {
	/* USER CODE BEGIN 1 */

	/* USER CODE END 1 */

	/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

	/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
	HAL_Init();

	/* USER CODE BEGIN Init */

	/* USER CODE END Init */

	/* Configure the system clock */
	SystemClock_Config();

	/* USER CODE BEGIN SysInit */

	/* USER CODE END SysInit */

	/* Initialize all configured peripherals */
	MX_GPIO_Init();
	/* USER CODE BEGIN 2 */

	/* USER CODE END 2 */

	/* Infinite loop */
	/* USER CODE BEGIN WHILE */
	while (1) {
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_14);
		HAL_Delay(500);
		/* USER CODE END WHILE */

		/* USER CODE BEGIN 3 */
	}
	/* USER CODE END 3 */
}

此时编译工程，出现一个警告，暂忽略。将板子拨码开关拨至状态，连接至计算机
点击调试按钮，确认待调试的elf程序及调试器接口，点击OK进入调试模式
此时进入单步调试模式，程序运行在SYSRAM中
点击全速运行，观察LED效果
至此，完成了基于STM32MP135裸机代码的编写并在SYSRAM中调试用户程序

5.在DDR中运行并调试用户程序

刚才我们实现了在SYSRAM中运行并调试用户程序，若程序超过了SYSRAM的128KB大小，就需要将程序运行在DDR中，这就需要在我们的用户程序之前先实现DDR的初始化，再将用户程序运行在DDR中
导入HAL库中的实例工程"DDR_Init"
编译"DDR_Init"工程并进入调试，点击全速运行后，板载蓝色LED开始闪烁，说明DDR初始化完成。
此时退出调试模式，程序终止，蓝色LED停止闪烁，DDR仍然正常
保持板子不断电，继续完成接下来的操作

在完成DDR的初始化操作之后，我们要将刚才的用户程序运行在DDR上，需要对原工程进行一些修改:

去掉不必要的初始化，如系统时钟初始化，用户程序内如果对系统时钟初始化将会导致DDR功能异常，这里ST的诸多示例工程中用一个宏定义"USE_DDR"决定是否在用户程序中执行系统时钟初始化操作

/**
 * @brief System Clock Configuration
 * @retval None
 */
void SystemClock_Config(void) {
#ifndef USE_DDR
	RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = { 0 };

	if (HAL_RCC_DeInit() != HAL_OK) {
		Error_Handler();
	}

	/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
	 * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
	 */
	RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
	RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
	RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16;
	RCC_OscInitStruct.HSIDivValue = RCC_HSI_DIV1;
	RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
	RCC_OscInitStruct.PLL2.PLLState = RCC_PLL_NONE;
	RCC_OscInitStruct.PLL3.PLLState = RCC_PLL_NONE;
	RCC_OscInitStruct.PLL4.PLLState = RCC_PLL_NONE;
	if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
		Error_Handler();
	}
#endif
}

在工程属性中配置传递给编译器的宏定义"USE_DDR"
工程属性中修改链接文件为stm32mp13xx_a7_ddr.ld，该文件可从其他示例工程中获取，并拷贝至自建工程下，与原链接文件同目录，实现调试时程序加载至DDR中运行。
确保stm32mp13xx_a7_ddr.ld中的REGION_ALIAS定义到DDR区域
修改Debug配置，删掉调试目标程序Startup中的monitor reset，防止DDR跟着复位

重新编译程序
进入调试模式，此时发现用户程序的断点停留在0xc000开头的DDR处
点击全速运行，发现用户程序在DDR中可以正常运行
至此，完成在DDR中运行并调试用户程序

6.烧写程序至SD卡，并从SD加载用户程序运行

根据前面的介绍，若要实现用户程序从SD卡加载至MP135上运行，我们需要准备以下两个程序，并将其写入SD卡中：
- 初级初始化程序FSBL，被芯片的Rom Code加载，实现DDR的初始化与用户程序的拷贝与加载
- 用户程序，被初始化程序FSB拷贝至DDR并加载
除此之外还需准备为烧录工具引导使用的两个文件，HAL库中已提供：

STM32PRGFW_UTIL_MP13xx_CP_Serial_Boot.stm32

SD_Ext_Loader.bin
还有烧录工具使用到的分区表文件

FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv
FSBLA程序和用户程序需要添加header信息。FSBLA工程选项中在编译后已默认调用post脚本添加了header信息，这里保持默认，准备好编译后生成的FSBLA_Sdmmc1_A7_Signed.bin
用户程序的工程选项中，同样地在Build Step中添加编译后执行的命令，其中需要引用需要的postbuild_STM32MP13.sh，根据实际位置完善好以下命令：

“(path_to_STM32CubeMP13 Package)/Utilities/ImageHeader/postbuild_STM32MP13.sh"
“ ${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}" "$ {BuildArtifactFileBaseName}”

作者的实际命令为：

“C:\Users\Administrator\STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_MP13_V1.0.0\Utilities\ImageHeader\postbuild_STM32MP13.sh” “ ${gnu_tools_for_stm32_compiler_path}" "$ {BuildArtifactFileBaseName}”

如图:

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重新编译用户程序，可以看到在编译后生成bin文件后执行了脚本文件，添加了header，生成了stm32文件，一会烧写时使用
准备好SD_Ext_Loader.bin和SD_Ext_Loader.bin，HAL库中有提供，使用Everything可以快速搜索到
准备好分区表文件FlashLayout_OpenBL_ExtLoaderSDMMC_SerialBoot.tsv，HAL库中同样有提供
准备好的文件如下:
修改分区表文件tsv，使用文本编辑工具打开，根据实际情况修改用户程序文件名
启动拨码开关拨至
，从USB启动，重新连接至计算机
启动CubeProgrammer，使用串口连接目标设备，在弹出的Open File对话框中选择分区表文件
选择好固件所在路径，点击Download烧写固件到SD卡
等待烧写完成
拨码开关拨至
，从SD卡加载，按下复位按键或重新上电，观察运行效果
至此，完成烧写程序至SD卡，并实现从SD加载用户程序运行文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-827967.html