STM32F4的开发与实践
STM32F407开发环境介绍任何微控制器都需要一个外部开发环境，综合目前中国市场和应用情况，本书采用Keil MDK 5作为编程软件，以STM32CubeMX软件作为辅助开发工具，采用STM32HAL库函数进行编程。下面将Keil与STM32CubeMX的安装作简要说明，STM32HAL库函数将在下一章作介绍。Keil软件Keil是美国Keil Software公司出品的微控制器C语言软件开发系统， Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起，可以运行在WIN98、NT、WIN2000、WINXP、WIN7和WIN10操作系统。首先，进入Keil官网：http://www.keil.com/，在页面中选择如图1.2所示链接，然后根据页面提示进行下载。在国内的校园网网络环境下，这可能要花费较长的时间，建议使用中国电信宽带进行下载操作。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzQ0Ny82MmFjNzQ3YzJlNDA4ODY0NDVlNjJhZmQ3Y2NkYTEyZi5wbmc=[*]
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[*]图1.2 Keil MDK软件官网界面
下载完成后，双击安装，根据提示一步步完安装。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzc1Ny9mNDdlNDQwNWJmNmI3YjM0ZmZiZTNmZDAwNzhjYTM3ZC5wbmc=
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[*]图1.3 Keil MDK软件安装界面
安装完成后，双击打开软件，在如图位置输入许可证文件。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzEwOC9lMzI4NGU5ZTUzNWEwMDFlM2U5MjQzZGQ5NzdjMGY0Yy5wbmc=
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[*]图1.4 Keil MDK输入许可证文件界面
以下介绍软件菜单功能，如图1.5：https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzYxNy8wMDhiNDk3NjUyNTJlYzFhNjk1MTg2ZGJlZjMzMDdiOS5wbmc=
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[*]图1.5 Keil MDK工具条界面
File：File是文件操作，通过该选项可以实现创建文件，保存文件，打印文件，打开最近文件的功能。Edit：Edit是编辑器控制栏，可以对代码进行快速注释（将代码变为注释状态）和取消注释，将代码向后推移（美观），以及实现查找和替换等功能。View：View是界面控制器，通过View可以控制Keil界面上的各个工具栏存在或隐藏，当读者因为个人原因误关闭了某个快捷窗口，就可以通过View再次打开。Project：Project是工程控制选项，可以通过该选项新建，打开，关闭某个工程，它和File的关系是，一个工程下一般有多个文件，此外，编译，连接等功能均在Project选项内。Flash：Flash是微控制器的选择工具，开发人员通过该选项选择控制器型号，代码优化方式，输出文件按位置调试选项和内存大小配置（需要正确配置内存微控制器才能正常工作）。Debug：仿真时使用的各种调试功能，例如单步执行，执行到鼠标指针所在代码行，全速运行等仿真调试功能均在Debug。Peripherals：仿真调试时用于控制外设状态以模拟实际运行环境使用。Tools：个人工具，用于添加插件，与其他软件联合仿真等，例如可以使用小插件Astyle使得书写的界面整洁有序。SVCS：个人源代码管理工具，可以添加别的编译器（如VS）来管理代码。Window：当前打开的窗口查看工具，可以在此关闭打开的页面。Help：官方帮助文件。在实际操作中，最常用的是File，Project和Flash三个选项的功能。STM32CubeMX软件下面将会介绍STM32CubeMX软件，其使用方法将在第二章详细说明。STM32CubeMX是ST公司开发，在2015年开始全力推荐的STM32微控制器图形化配置工具，通过STM32CubeMX，开发人员可以直观地看到引脚冲突，直接配置引脚状态，动态设置确定时钟树 ，可以动态确定参数设置的外围和中间件模式和初始化，可以进行功耗预测，最后根据配置，直接生成C代码工程（Keil，IAR，GCC等均可）。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzk2Ny8zZjIwNTA0YjI0YzZmMTRkNzc1NmE1NTdjZWQwY2QyNy5wbmc=
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[*]图1.6 通过STM32CubeMX配置引脚功能界面
https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzI0LzA5NWMxMTlhODUwMDQ2YzE5ODhmYTQyODE3ZGNjYTk4LnBuZw==
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[*]图1.7 通过STM32CubeMX配置时钟界面
STM32CubeMX最具有特色功能在于，其集成了HAL库函数与FreeRTOS操作系统，使得配置好的参数直接变为工程代码，大大方便了开发人员的工作。安装STM32CubeMX软件，首先需要进入ST官网www.st.com，搜索STM32CubeMX，选择如图1.9选项进入下载过程。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzI4Ny82MGRiODAyNmJhZmJlYzZmNTU1NTA4YTg4YTllNTY5Zi5wbmc=
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[*]图1.8 ST官网进行软件搜索界面
https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzU0Ni9lNzhmNjZmMzlkMjU0ZDE3NWFlNGZkNmYyZWExYWNhMi5wbmc=
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[*]图1.9 ST官网软件下载界面
进入下载页面后，文件下载在最下方：”GET SOFTWARE”区域。下载的时候需要邮箱验证，同样国内的校园网下载速度较慢，建议使用电信下载。STM32CubeMX需要运行在JAVA环境下，所以初次安装时会自动弹出JAVA环境安装选项，开发人员只需要根据其提示安装即可。 STM32CubeF4支持工具STM32CubeMX是一个图形化配置工具，可以大大减轻开发微控制器所需要**的外设初始化步骤和过程。而STM32CUBE则是一个使开发者充分发挥STM32所拥有的全部能力的参考资料包的组合。准确的说，STM32Cube就包括了STM32CubeMX这个工具，STM32CubeMX是STM32Cube用来减轻用户工作量，提高工作效率的组成部分之一。针对STM32F4系列， STM32CubeF4包括了STM32Cube标准硬件库函数HAL和简易高效库函数LL；还有部分中间组件工具，如STemWin，USB，Audio，FatFs，LwIP，FreeRTOS，LibJPEG，PolarSSL及对他们的说明和示例。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzQ3My9hNzliNzhjY2ZjNjdlNjk1ZjRlMDRlZDQ2MmVhODc0OS5wbmc=
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[*]图1.10 STM32CubeF4所拥有的功能图示
STM32CubeF4下载方式同STM32CubeMX，都是在ST官网下载，也都是免费的。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzQ1NC9kODE1ZGVkNzk2ZWRiMWJhODM3ZGNjMDNjZjllYWM2ZS5wbmc=
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[*]图1.11 STM32CubeF4下载页面（ST官网）
示范其一个最简单直接的帮助，那就是文档说明功能：解压后打开下面的文件夹： STM32Cube_FW_F4_V1.14.0\Drivers\CMSIS\Documentation\index.htmlhttps://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzE4MC8wZTJmYzliODAzYzI4OWIyN2E4OTk3ODRlOGFmNGE1NC5wbmc=
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[*]图1.12 STM32CubeF4解压打开
可以打开如图1.13所示的离线帮助文档，有利于读者自行学习和理解。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzMyMy82NDM2YmY5ZjlkMmI4OWU5M2Y5MWRlYWIzNGZjN2IzMy5wbmc=
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[*]图1.13 STM32CubeF4的CMSIS离线帮助文档
Jlink工具及其驱动要把程序下载到微控制器，需要一个下载器，下载和硬件仿真测试都可以通过JLINK仿真器完成。J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAR EWAR，ADS，KEIL，WINARM，RealView等集成开发环境支持所有ARM7/9/11，Cortex M0/M1/M3/M4， Cortex A5/A8/A9等内核芯片的仿真，与IAR，Keil等编译环境无缝连接，操作方便、连接方便、简单易学，是学习开发ARM实用开发工具。产品规格：电源USB供电，整机电流 <50mA 支持的目标板电压 1.2 ～ 3.3V，5V兼容 目标板供电电压 4.5 ～ 5V (由USB提供5V) 目标板供电电流 最大300mA。除了JLINK，还可以使用ST官方推荐的ST-LINK等工具，当时使用体验上笔者们感觉JLINK更为流畅强劲。要使用JLINK，电脑需要安装Jlink仿真器的驱动程序，Jlink是SEGGER公司的产品，其官方的网址为：https://www.segger.com/。目前最新版本是6.18C（截止201707）。 https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzI5NC85Mzg4ZjA2YWEzOTY4NDZlNDUxNGRiNDZmZjU4M2JlNi5wbmc= https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzUyMS9kN2U0NmRiODY0ZDQ0YWQ3NjAxYzM1MjcxM2RkY2ViMS5wbmc=
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[*]图1.14 SEGGER官网软件下载界面
以上所有软件均可以通过搜索引擎搜索下载，软件图标如图1.15。https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzM5Mi9kNDRlZjM0ZThjMmQzOWI5NTZjZTkxMTRiYjhmY2ZjOC5wbmc=https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzY5My83MTI5YWRlNjBiMTI0ZWM4YjhhMjJkNjcxOGJlNTc5NS5wbmc=https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzIxNi82ODk1NmY0NDcxZmY2ODRlNTNiOTllZThjMmQzMDU4OC5wbmc=https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzgwNi85MDJlNzNjZDdiZDE5YmRjOTRiNjczMDQxZmI4MmFlZS5wbmc=https://www.likecs.com/default/index/img?u=aHR0cHM6Ly9waWFuc2hlbi5jb20vaW1hZ2VzLzUwNS8xZDg2ZDRjMDExNDQ5NTUzZmU3M2ViMWEzM2RiMWRkOS5wbmc=
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[*]图1.15 可能用到的软件的图标
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