文章目录

• • 一、新建工程模板——寄存器版本
  • 二、HAL入门
  • • 1.固件库和寄存器的区别
    • 2.STM32CubeF4
    • 3.HAL库包介绍
  • 三、新建HAL库工程模板

一、新建工程模板——寄存器版本

• 开发环境：MDK5
• 软件包：STM32CubeF4包

  新建工程模板的一般步骤为：

• 新建工程目录，复制需要的文件到工程目录
    首先，打开 MDK软件。然后点击 Project->New uVision Project
  
  弹出如图所示界面：
  
  之后，弹出选择器件的对话框，如图所示。因为 ALIENTEK 阿波罗 STM32F429 开发板所使用的 STM32 型号为 STM32F429IGT6，所以在这里我们选择：STMicroelectronics->STM32F4 Series->STM32F429->STM32F429IG->STM32F429IGTx
  
  点击 OK，MDK 会弹出 Manage Run-Time Environment 对话框，如图所示：
  
  这是 MDK5 新增的一个功能，在这个界面，我们可以添加自己需要的组件，从而方便构建开发环境，不过这里我们不做介绍。所以在图中所示界面，我们直接点击 Cancel，即可，得到如下界面。
  
    到这里，我们还只是建了一个框架，还需要添加启动代码，以及.c 文件等。需要引入下面文件
  
  启动文件放入USER文件夹，头文件放入CORE文件夹。
  
  

• 把工程需要的文件添加到工程
  
  启动代码是一段和硬件相关的汇编代码。是必不可少的！这代码主要作用如下：1、堆栈（SP）的初始化；2、初始化程序计数器（PC）；3、设置向量表异常事件的入口地址；4、调用 main 函数。
    这个启动文件，修改了Reset_Handler 函数，该函数修改后代码如下：

  ; Reset handler
  Reset_Handler    PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK];IMPORT  SystemInit					//寄存器代码,不需要在这里调用 SystemInit 函数,//故屏蔽掉,库函数版本代码,可以留下.//不过需要在外部实现 SystemInit 函数,否则会报错.IMPORT  __mainLDR     R0, =0xE000ED88    // 使能浮点运算 CP10,CP11LDR     R1,[R0]ORR     R1,R1,#(0xF << 20)STR     R1,[R0];LDR     R0, =SystemInit	//寄存器代码,未用到,屏蔽;BLX     R0				//寄存器代码,未用到,屏蔽LDR     R0, =__mainBX      R0ENDP
  

    这段代码，我们主要加入了开启 STM32F429 硬件 FPU 的代码，以使能 STM32F429 的浮点运算单元。其中，0xE000ED88 就是协处理器控制寄存器(CPACR)的地址，该寄存器的第 20~23位用来控制是否支持浮点运算，这里我们全设置为 1，以支持浮点运算。
    特别注意：我们在汇编代码里面使能了 FPU，所以在 MDK 里面，我们也要设置使用 FPU，否则可能代码会无法运行，设置方法如下：选择 Options for Target ‘Target1’，打开 Target 选项卡，在 Code Generation 里面，选择 Use Single Precision，如图所示：
  

• 在MDK中设置把头文件存放路径
  

• 配置MDK：全局宏定义等
  重要的预编译全局宏定义标识符：STM32F429xx
  

• 编写用户函数
  新建test.c文件，并添加到工程组中
  
  
  此时，编译代码有错误！
  
  这是因为寄存器代码,不需要在这里调用 SystemInit 函数，故屏蔽掉。库函数版本代码，可以留下；不过需要在外部实现 SystemInit 函数，否则会报错。
  
  此时，再次编译工程，没有警告，没有错误！
  

• 添加ALIENTEK系统文件夹SYSTEM
  
  将SYSTEM中的文件添加到工程组中
  
  设置头文件存放路径
  
  此时，可以删除CORE文件夹，因为SYSTEM文件夹中已经包含。

二、HAL入门

1.固件库和寄存器的区别

  STM32 固件库到底是什么，和寄存器开发有什么关系？其实一句话就可以概括：固件库就是函数的集合，把寄存器操作封装起来。固件库函数的作用是向下负责与寄存器直接打交道，向上提供用户函数调用的接口（API）。
  在 51 的开发中我们常常的作法是直接操作寄存器，比如要控制某些 IO 口的状态，我们直接操作寄存器：

P0=0x11;

而在 STM32 的开发中，我们同样可以操作寄存器：

GPIOF->BSRR=0x00000001; //这里是针对 STM32F4 系列

这种方法当然可以，但是这种方法的劣势是你需要去掌握每个寄存器的用法，你才能正确使用STM32，而对于 STM32 这种级别的 MCU，数百个寄存器记起来又是谈何容易。于是 ST推出了官方固件库，固件库将这些寄存器底层操作都封装起来，提供一整套接口（API）供开发者调用，大多数场合下，你不需要去知道操作的是哪个寄存器，你只需要知道调用哪些函数即可。比如上面的控制 BSRRL 寄存器实现电平控制，官方 HAL 库封装了一个函数：

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{if(PinState != GPIO_PIN_RESET){GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;}else{GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16;}
}

这个时候你不需要再直接去操作BSRRL寄存器了，你只需要知道怎么使用HAL_GPIO_WritePin这个函数就可以了。

2.STM32CubeF4

  STM32CubeF4 包目录结构，如下图所示：

  接下来介绍一下 STM32CubeF4 中几个关键的文件夹，

• Drivers 文件夹。Drivers 文件夹包含 BSP，CMSIS 和STM32F4xx_HAL_Driver 三个子文件夹。

  • BSP 文件夹
    此支持包提供的是直接与硬件打交道的 API，例如触摸屏，LCD，SRAM 以及 EEPROM等板载硬件资源等驱动。BSP 文件夹下面有多种 ST官方 Discovery开发板, Nucleo开发板以及 EVAL 板的硬件驱动 API 文件，每一种开发板对应一个文件夹。
  • CMSIS 文件夹
    顾名思义就是符合 CMSIS 标准的软件抽象层组件相关文件。文件夹内部文件比较多。主要包括 DSP库(DSP_LIB 文件夹)，Cortex-M 内核及其设备文件（Include 文件夹），微控制器专用头文件/启动代码/
    专用系统文件等(Device 文件夹)。
  • STM32F4xx_HAL_Driver文件夹
    这个文件夹非常重要，它包含了所有的 STM32F4xx系列 HAL 库头文件和源文件，也就是所有底层硬件
    抽象层 API 声明和定义。它的作用是屏蔽了复杂的硬件寄存器操作，统一了外设的接口函数。该文件
    夹包含 Src 和 Inc 两个子文件夹，其中 Src 子文件夹存放的是.c 源文件，Inc 子文件夹存放的是与之对应
    的.h 头文件。每个.c 源文件对应一个.h 头文件。源文件名称基本遵循 stm32f4xx_hal_ppp.c 定义格式，
    头文件名称基本遵循 stm32f4xx_hal_ppp.h 定义格式。比如 gpio 相关的 API 的声明和定义在文件
    stm32f4xx_hal_gpio.h 和 stm32f4xx_hal_gpio.c 中。

• Middlewares 文件夹。
  该文件夹下面有 ST 和 Third_Party 2 个子文件夹。ST 文件夹下面存放的是 STM32 相关的一些文件，包括 STemWin 和 USB 库等。Third_Party 文件夹是第三方中间件，这些中间价都是非常成熟的开源解决方案。

  • ST文件夹
    
  • Third_Party文件夹
    

• Projects 文件夹。
  该文件夹存放的是一些可以直接编译的实例工程。

• Utilities 文件夹。
  该文件夹下面是一些其他组件，在项目中使用得不多。

3.HAL库包介绍

  新建一个工程常需要以下HAL库文件：

接下来我们看看 HAL 库工程模板中各个文件之间的包含关系，

从上面工程文件包含关系图可以看出，顶层头文件 stm32f4xx.h 直接或间接包含了其他所有工程必要头文件，所以在我们的用户代码中，我们只需要包含顶层头文件 stm32f4xx.h 即可。这里我们还需要说明一下，在我们 ALIENTEK 提供的 SYSTEM 文件夹内部的 sys.h 头文件中，我们默认包含了 stm32f4xx.h 头文件，所以在我们用户代码中，只需要包含 sys.h 头文件即可，当然也可以直接包含顶层头文件 stm32f4xx.h。

三、新建HAL库工程模板

• 作用：方便编写用户代码
• 开发环境：MDK5
• 所需软件包：HAL库包

  其步骤如下：

1. 在电脑的某个目录下面建立一个文件夹，后面所建立的工程都可以放在这个文件夹下面，并新建下面 4 个子文件夹：CORE ，HALLIB，OBJ 和 USER。
   

2. 打开 MDK，点击菜单 Project –>New Uvision Project ，然后将目录定位到刚才建立的文件夹下的 USER 子目录，工程取名为 Template 之后点击保存，工程文件就都保存到 USER文件夹下面。
   
   接下来会出现一个选择 Device 的界面，就是选择我们的芯片型号。这里我们选择 STMicroelectronics->STM32F4 Series->STM32F429->STM32F429IG->STM32F429IGTx。
   
   点击 OK，MDK 会弹出 Manage Run-Time Environment 对话框，
   
   这是 MDK5 新增的一个功能，在这个界面，我们可以添加自己需要的组件，从而方便构建开发环境，不过这里我们不做介绍。我们直接点击 Cancel即可，

3. USER目录内容如下图
   
   这里我们说明一下， Template.uvprojx 是工程文件，非常关键，不能轻易删除。DebugConfig，Listings 和 Objects 三个文件夹是 MDK 自动生成的文件夹。其中 DebugConfig 文件夹用于存储一些调试配置文件，Listings 和Objects 文件夹用来存储 MDK 编译过程的一些中间文件。这里，我们把 Listings 和 Objects 文件夹删除，我们会在下一步骤中新建一个 OBJ 文件夹，用来存放编译中间文件。当然，我们不删除这两个文件夹也没有关系，只是我们不用它而已。

4. 接下来我们将从官方 stm32cubeF4 包里面复制一些我们新建工程需要的关键文件到我们的工程目录中。首先，我们要将 STM32CubeF4 包里的源码文件复制到我们的工程目录文件夹下面。打开官方 STM32CubeF4 包，定位到我们之前准备好的 HAL 库包的目录:\STM32Cube_FW_F4_V1.10.0\Drivers\STM32F4xx_HAL_Driver 下面，将目录下面的 Src,Inc 文件夹复制到我们刚才建立的 HALLIB 文件夹下面。Src 存放的是固件库的.c 文件，Inc 存放的是
   对应的.h 文件
   

5. 接下来，我们要将 STM32CubeF4 包里面相关的启动文件以及一些关键头文件复制到我们的工程目录 CORE 之下。打开 STM32CubeF4 包，定位到目录\STM32Cube_FW_F4_V1.11.0\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Source\Templates\arm 下面，将文件startup_stm32f429xx.s 复制到 CORE 目录下面 。然后定位到目录\STM32Cube_FW_F4_V1.11.0\Drivers\CMSIS\Include，将里面的五个头文件：cmsis_armcc.h，
   core_cm4.h，core_cmFunc.h，core_cmInstr.h ，core_cmSimd.h 同样复制到 CORE 目录下面。
   现在看看我们的 CORE 文件夹下面的文件，
   

6. 接下来，我们要复制工程模板需要的一些其他头文件和源文件到我们工程。首先定位到目录：\STM32Cube_FW_F4_V1.11.0\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include 将里面的 3 个文件stm32f4xx.h，system_stm32f4xx.h 和 stm32f429xx.h 复制到 USER 目录之下。这三个头文件是STM32F4 工程非常关键的头文件。然后进入目录\STM32Cube_FW_F4_V1.11.0\Projects\STM32F429I-Discovery\Templates 目录下，我们需要从 Src 和 Inc 文件夹下面复制我们需要的文件到 USER 目录。首先我们打开Inc目录，将目录下面的3个头文件stm32f4xx_it.h，stm32f4xx_hal_conf.h 和main.h全部复制到USER目录下面。然后我们打开 Src 目录，将下面的四个源文件 system_stm32f4xx.c，stm32f4xx_it.c, stm32f4xx_hal_msp.c 和 main.c 同样全部复制到 USER 目录下面。
   

7. 接下来，我们还需要复制 ALIENTEK 编写的 SYSTEM 文件夹内容到工程目录中。
   
   到这里，工程模板所需要的所有文件都已经复制进去。接下来，我们将在 MDK 中将这些文件添加到工程。

8. 下面我们将前面复制过来的文件加入我们的工程中。右键点击 Target1，选择 Manage Project Items，
   

9. 建立四个 Groups：USER，SYSTEM，CORE，和 HALLIB。
   
   

10. 下面我们往 Group 里面添加我们需要的文件。第一步我们选择HALLIB，然后点击右边的 Add Files,定位到我们刚才建立的目录\HALLIB\Src 下面，将里面所有的文件选中(Ctrl+A)，然后点击 Add，然后 Close。可以看到 Files 列表下面包含我们添加的文件。这里有 几 个 文件比较特殊 , 例 如 stm32f4xx_hal_dsc.c ，stm32f4xx_hal_iptim.c 和stm32f4xx_hal_msp_template.c 三个文件不需要引入工程。stm32f4xx_hal_dsi.c 是 mipi 接口相关函数，STM32F429 没有这个接口，所以这个文件可以不用引入。stm32f4xx_hal_iptim.c 文件是低功耗定时器相关函数， STM32F429 也没有这 个功能，也不需要引入。stm32f4xx_hal_msp_template.c 文件内容是一些空函数，一般也不需要引入。
    

11. 用上面同样的方法，将 Groups 定位到 CORE，USER 和 SYSTEM 分组之下，添加需要的文件
    
    
    

12. 接下来我们要在 MDK 里面设置头文件存放路径。也就是告诉 MDK 到那些目录下面去寻找包含了的头文件。这一步骤非常重要。如果没有设置头文件路径，那么工程会出现报错头文件路径找不到。
    
    

13. 接下来，对于 STM32F429 系列的工程，还需要添加全局宏定义标识符，所谓全局宏定义标识符，就是在工程中任何地方都可见。添加方法是点击魔术棒之后，进入C/C++选项卡，然后在 Define 输入框连输入：USE_HAL_DRIVER,STM32F429xx。
    

14. 接下来我们要编译工程，在编译之前我们首先要选择编译中间文件编译后存放目录。MDK 默认编译后的中间文件存放目录为 USER 目录下面的 Listings 和 Objects子目录，这里为了和我们 ALIENTEK 工程结构保持一致，我们重新选择存放到目录 OBJ 目录之下。
    
    
    这里我们还要勾上“Create HEX File”选项和 Browse Information 选项。Create HEX File 选项选上是要求编译之后生成 HEX 文件。

15. 接下来，在编译之前，我们先把 main.c 文件里面的内容替换为如下内容：

    #include "sys.h"
    #include "delay.h"
    #include "usart.h"void Delay(__IO uint32_t nCount);void Delay(__IO uint32_t nCount)
    {while(nCount--){}
    }int main(void)
    {GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;HAL_Init();                     //初始化HAL库    Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //设置时钟,180Mhz__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();           //开启GPIOB时钟GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1; //PB1,0GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  //推挽输出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;          //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);while(1){HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);	//PB1置1 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);	//PB0置1  			Delay(0x7FFFFF);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);	//PB1置0HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);	//PB0置0  Delay(0x7FFFFF);}
    }
    

16. 点击编译按钮编译工程，可以看到工程编译通过没有任何错误和警告。
    

17. 到这里，一个基于 HAL 库的工程模板就建立完成，同时在工程的 OBJ 目录下面生成了对应的 hex 文件。

18. 这里还一个地方需要修改一下，那就是关于系统初始化之后的中断优先级分组组号的设置。默认情况下调用 HAL 初始化函数 HAL_Init 之后，会设置分组为组 4，这里正点原子所有实验使用的是分组 2，所以我们修改 HAL_Init 函数内部，重新设置分组为组 2 即可。具体方法是：打开 HALLIB 分组之下的 stm32f4xx_hal.c 文件，搜索函数 HAL_Init，找到函数体，里面默认有这样一行代码：

    HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);
    

    我们将入口参数 NVIC_PRIORITYGROUP_4 修改为 NVIC_PRIORITYGROUP_2 即可。