Podstawowe Zasady Tworzenia Projektu Dla STM32F4 w Środowisku UVision 5

Tworzenie projektu w uVision 5.1 dla STM32F4, wersja z 06.04.2014

Podstawowe zasady tworzenia projektu dla STM32F4 w rodowisku

uVision 5, z wykorzystaniem zestawu STM32F4-Discovery i bibliotek do

obsugi peryferiw dla STM32F4 (Cortex M4),

Opis z dnia 06.04.2014

1. Czynnoci zwizane z instalacj rodowiska MDK, ST Link i biblioteki

Zainstalowa najnowsz wersj rodowiska uVision MDK, firmy Keil dla ukadw typu ARM.

Standardowo pakiet instaluje si na dysku, C:\Keil.

UWAGA !! prosz nie uywa polskich liter i znaku spacji przy nazwach katalogw (folderw) i

plikw, ktre bd uywane przez projekt i rodowisko uVision.

Pobra i uruchomi instalacj sterownika USB dla programatora/debugera STLink (st-

link_v2_usbdriver.exe) (http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF258167).

Pobra i zainstalowa program STM32 ST-LINK Utility, ktry suy do programowania

mikrokontrolera za pomoc programatora/debugera STLink (stm32_st-link_utility.exe)

(http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF258168).

Standardowo program si instaluje w katalogu "C:\Program Files\STMicroelectronics\STM32 ST-LINK

Utility\". Podkatalog Docs zawiera opis obsugi programu i programatora ST Link. Po poprawnej

instalacji i uruchomieniu programu powinno si pojawi okienko jak na rysunku 1.

Rys. 1. Okienko programu STM32 ST-Link

Podczy pytk STM32F4-Discovery do portu USB komputera za pomoc kabla typu USB A na USB

mini B.

Komputer wykryje nowe urzdzenie i zacznie instalowa sterowniki dla ST-Link-a. Jeeli nie znajdzie

sterownikw naley wskaza ich miejsce. Jest to katalog, ktry powsta po uruchomieniu st-

link_v2_usbdriver.exe.

Po poprawnej instalacji sterownikw w menederze urzdze powinno si pojawi nowe urzdzenie

typu STMicroelectronics STLink dongle, jak na rysunku 2.


Na pytce STM32F4-Discovery powinna wieci dioda od zasilania (PWR), dioda od debugera (COM) i

powinny mruga cztery diody (zielona, czerwona, niebieska, pomaraczowa). Dziaa wtedy

oryginalny program zainstalowany na pytce.

Rys.2. Widok menedera urzdze po zainstalowaniu STLink

Po uruchomieniu programu ST Link i wybraniu z menu Target -> Connect, program czy si z pytk i

wykrywa typ mikrokontrolera i odczytuje zawarto pamici (rysunek 3).

Rys.3. Okienko programu STM32 ST-Link po wykryciu mikrokontrolera na pytce

Moe si okaza, e oprogramowanie debugera na pytce Discovery wymaga uaktualnienia.

Wtedy wybieramy z menu ST-LINK->Firmware update i pojawi si okienko ST-Link Upgrade.

Naciskamy Device Connect i program odczyta wersj zainstalowanego oprogramowania (tzw.

firmware) oraz wersj, ktra jest dostpna w programie STM32 ST-Link Utility.


Jeeli pojawi si problemy z poczeniem i odczytanie wersji (program zgosi, e naley zresetowa

urzdzenie), naley odczy kabel od pytki USB i ponownie podczy.

Jeeli wersja firmware Version jest nisza od dostpnej, naciskamy Yes. Komputer PC poprzez port

USB wgra nowsz wersj i powinno si pojawi okienko Upgrade is succesful. Wtedy obie wersje

firmware s jednakowe (rysunek 4).

Rys.4. Okienko do aktualizacji oprogramowania debugera ST Link

Wgrywanie nowego firmware jest typow procedur po zakupie pytki STM32F4-Discovery i jej

pierwszym uruchomieniu. Aktualne firmware dla ST-Link-a jest zawsze dostpne na stronie www.st.com.

Po aktualizacji oprogramowania moe si pojawi problem z poczeniem (komunikat No STLink detected)

wtedy naley odczy kabel od pytki USB i ponownie podczy i wybra z menu Target -> Connect.

Wane, aby w ST-Link by ustawiony w tryb SWD, mona to sprawdzi w Target -> Settings (rysunek 5). Jeeli

jest poczenie pomidzy pytk a programem to mona, np. odczyta zawarto rejestrw, z menu Target ->

MCU Core (rysunek 5).

Rys.5. Okienko trybu pracy ST Link-a i okienko Core panel

Poprawne dziaanie programu STM32 ST-Link Utility i debugera na pytce wraz podczonym

mikrokontrolerem STM32 F4 umoliwia prac (programowanie, debugowanie) w rodowisku uVision.

Jeeli uywamy najnowszej wersji rodowiska MDK-ARM, firmy Keil to te naley sprawdzi czy jest

zainstalowana najnowsza wersja drivera i oprogramowania debugera ST Link.

Driver do ST-Link-a dziaa poprawienie pod WIN XP, Vista i WIN7. Dla WIN8 naley pobra osobny driver ze

strony http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF251168.


2. Przygotowanie katalogw i plikw do projektu

Aby skorzysta z rodowiska uruchomieniowego uVision, firmy Keil do programowania mikrokontrolerw

STM32 w jzyku C (lub asemblerze) naley stworzy tzw. projekt, do ktrego bd doczone rnego typu

pliki. Przed rozpoczciem pracy z uVision lepiej wczeniej przygotowa katalogi i niektre pliki dla projektu.

Przedstawiona poniej procedura przygotowania projektu jest jedn z moliwych propozycji ustawienia

katalogw i plikw dla projektu. Mona te skorzysta z gotowych ustawie zawartych w katalogach

biblioteki lub ustawi wedug swoich wymaga. Procedura przygotowania ma na celu uporzdkowanie

katalogw i podkatalogw projektu aby mona byo atwo odnajdywa pliki i pisa bardziej zaawansowane

projekty oraz atwo przenosi projekty pomidzy komputerami. Zaoeniem zaproponowanej konfiguracji

jest to, aby wszystkie potrzebne pliki do projektu znajdoway si w katalogu projektu. Dziki temu mona

pracowa nad projektem, ktry jest zapisany np. na pamici przenonej.

Na wybranym dysku utworzy nowy katalog dla projektw np. d:\STM32F4.

Pobra bibliotek STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3 dla STM32F4 z

http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257901 i rozpakowa bibliotek do katalogu

d:\STM32F4.

Pobra przykadowe projekty STM32F4-Discovery_FW_V1.1.0 dla pytki STM32F4-Discovery

(STM32F4DISCOVERY board firmware package) z

http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257904 i rozpakowa do katalogu d:\STM32F4.

W katalogu projektw utworzy nowy katalog np. projekt2. Nastpnie utworzy podkatalogi inc,

libraries, lst, obj, src, utilities.

W katalogu obj bd umieszczane wszystkie pliki po kompilacji, np. plik hex. W inc umieszczamy

wszystkie niezbdne plik nagwkowe typu *.h. Pliki rdowe w C lub w asemblerze bd w

podkatalogu src. Pliki biblioteczne bd w podkatalogu libraries. W lst kompilator umieci pliki z tzw.

listingiem. W podkatalogu utilities mona wstawi pliki z funkcjami np. do obsugi wywietlacza LCD.

Do tworzenia nowego projektu wykorzystamy gotowe pliki, ktre s umieszczone w podkatalogach

biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib i oprogramowania STM32F4-Discovery_FW i s

przewidziane dla rodowiska uVision.

Z katalogu biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0\Project\

STM32F4xx_StdPeriph_Templates kopiujemy pliki: main.h, stm32f4xx_it.h i stm32f4xx_conf.h do

naszego podkatalogu projekt2\inc, pliki main.c, stm32f4xx_it.c i system_stm32f4xx.c kopiujemy do

podkatalogu projektu projekt2\scr.

Z katalogu biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0\Libraries\-

CMSIS\Device\ST\STM32F4xx\Include) kopiujemy pliki: stm32f4xx.h i system_stm32f4xx.h do

naszego katalogu projekt2\inc.

Z katalogu biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0\Libraries\CMSIS\Include kopiujemy

cay podkatalog \CMSIS\Include do naszego podkatalogu projekt1\libraries\CMSIS\Include.

Z katalogu biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.0.1\Libraries\

STM32F4xx_StdPeriph_Driver kopiujemy cay podkatalog STM32F4xx_StdPeriph_Driver do naszego

podkatalogu projekt2\libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver. Katalog zawiera podkatalogi inc i src,

w ktrych s pliki typu h i c zawierajce podstawowe funkcje (procedury) do konfiguracji i obsugi

urzdze peryferyjnych w mikrokontrolerze STM32. Aby zmniejszy zajto pamici na dysku w

projekcie mona pozostawi tylko te pliki z ktrych si korzysta.


Z katalogu biblioteki STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0\Libraries\CMSIS\Device\ST\

STM32F4xx\Source\Templates\arm skopiowa tzw. plik startowy startup_stm32f40xx.s do katalogu

gwnego projekt2.

UWAGA !! prosz nie uywa polskich liter i znaku spacji przy nazwach katalogw (folderw) i

plikw, ktre bd uywane przez projekt i rodowisko uVision.

UWAGA !! przykadowe projekty (gotowe programy) zawarte w katalogu biblioteki

STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.3.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Examples s przewidziane

gwnie dla moduu STM32 EVAL a nie dla STM32F4 Discovery. Modu EVAL jest lepiej wyposaony

w rnego typu peryferia i ma zainstalowany kwarc o czstotliwoci 25MHz. Na pytce Discovery

jest rezonator kwarcowy 8MHz dla mikrokontrolera, z tego powodu naley uwaa przy

kopiowaniu plikw z przykadw.

W skopiowanych plikach main.c, main.h, stm32f4xx_it.c i stm32f4xx_it.h z biblioteki jest ju

skonfigurowany i uruchomiony licznik typu SysTick, ktry jest wykorzystany do generowania opnie

czasowych. Naley pozostawi zmienne i funkcje dla tego licznika, przyda si on w kolejnych programach.

Przy pisaniu programu uytkownika pliki main.c, main.h, stm32f4xx_it.c i stm32f4xx_it.h bd

wymagay napisania wasnych funkcji i kodu. Z tego powodu naley je zmodyfikowa przy pisaniu programu.

Projekt jest tak skonfigurowany e gwna funkcja programu main() musi si znajdowa w pliku o nazwie

main.c.

Zmiany w plikach aby ustawienia pasoway do STM32F4-Discovery

Skopiowane pliki konfiguracyjne z biblioteki s przewidziane dla rezonatora kwarcowego 25MHz. W

module Discovery jest zainstalowany rezonator kwarcowy 8MHz. Aby poprawnie mona byo konfigurowa

sygnay zegarowe dla poszczeglnych fragmentw mikrokontrolera naley wprowadzi drobne zmiany w

niektrych plikach.

W pliku stm32f4xx_conf.h (podkatalog inc) uywajc edytora w okolicy 32 wiersza wpisa tekst:

#if defined (HSE_VALUE) /* Redefine the HSE value; it's equal to 8 MHz on the STM32F4-DISCOVERY Kit */ #undef HSE_VALUE #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) #endif /* HSE_VALUE */

Ma to na celu zmian wartoci symbolu HSE_VALUE na warto rezonatora kwarcowego (8MHz)

zainstalowanego w module STM32F4-Discovery.

Otworzy plik system_stm32f4xx.c (podkatalog src).

W 57 wierszu zamieni tekst:

* HSE Frequency(Hz) | 25000000 na * HSE Frequency(Hz) | 8000000 W 58 wierszu zamieni tekst:

* PLL_M | 25 na * PLL_M | 8 W 254 wierszu zmieni tekst:

#define PLL_M 25 na #define PLL_M 8


Najwaniejsza jest ostatnia podmiana wartoci symbolu PLL_M na 8. Z powoduje to zmian wartoci

podzielnika w systemie zegarowym mikrokontrolera i wtedy czstotliwo taktowania jednostki centralnej

wyniesie 168MHz.

Do dowolnego konfigurowania sygnaw zegarowych w STM32F4, najlepiej uy aplikacji Clock

configuration tool for STM32F40x/41x microcontrollers (AN3988), ktra wygeneruje prawidowy plik

system_stm32f4xx.c.


3. Tworzenie projektu w rodowisku uVision 5

Po utworzeniu katalogu projektu i skopiowaniu wybranych plikw z biblioteki do projektu uruchomiamy

program uVision.

Widok ekranu po uruchomieniu programu uVision5 i zamkniciu wszystkich projektw

Jeeli jest otwarty jaki projekt, zamkn go, w menu Project-Close Project.

Z menu Project wybra New uVision Project pojawi si okienko, wej do katalogu projektu

projekt2 i wpisa nazw nowego projektu np. gpio_test.

Po wpisaniu nazwy i naciniciu przycisku Zapisz pojawi si okienko do wyboru firmy i konkretnego

typu mikrokontrolera. Wybieramy firm STMicroelectronics i ukad typu STM32F407VG.

Po wyborze mikrokontrolera program uVision wie jakie ukad posiada parametry. Jest to niezbdne

dla debugera w rodowisku uVision.

Nastpnie pojawia si okienko do wyboru Run Time Environment, naciskamy Cancel.


Okienko do wyboru Run Time Environment z firmy Keil

Okienko projektu po wstpnym utworzeniu projektu

W okienku Project wybieramy Target1 i klikamy prawym przyciskiem myszki, wybieramy Options for Target1

lub naciskamy ikonk tzw. czarodzieja na pasku. Pojawi si okienko do ustawiania parametrw i opcji

projektu. Wybieramy zakadk Target i zmieniamy ustawienia Xtal na 8.0MHz, (taki rezonator kwarcowy jest

zainstalowany na pytce STM32F4-Discovery). Wybieramy opcj Use MicroLIB i Used FPU.


Ustawienie czstotliwoci rezonatora kwarcowego

Nastpnie wybieramy zakadk Output i przyciskiem Select Folder for Objects wskazujemy podkatalog obj w

naszym projekcie.

Przechodzimy do zakadki Listing i przyciskiem Select Folder for Listings wybieramy podkatalog lst w naszym

projekcie.


Wybieramy zakadk C/C++ i w okienku Define naley wpisa USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F4XX

Zmuszamy kompilator do wyboru uycia biblioteki do obsugi peryferiw mikrokontrolera. W tej samej

zakadce naley wskaza cieki dostpu do biblioteki, plikw rdowych i plikw nagwkowych

wymaganych do projektu. Dokonuje si tego przy pomocy przycisku okienka Include Paths.

Naley wskaza cieki dostpu do podkatalogw w projekcie. Jako pierwsze wskazujemy dostp do

katalogu gwnego projektu poprzez symbol kropki . (kropka oznacza biecy katalog), nastpnie do

podkatalogw biblioteki i podkatalogu inc w projekcie. Wygld okienka jak na rysunku poniej.


Jeeli bdziemy dodawa jakie pliki do projektu to za pomoc tego okienka wskazujemy kompilatorowi

ciek dostpu do plikw.

Przechodzimy do zakadki Linker i wybieramy opcj Use Memory Layout from Target Dialog.

W zakadce Debug i wybieramy Use z listy debuger typu ST-Link Debugger. Po naciniciu przycisku Settings

pojawia si nowe okienko z trzema zakadkami. Jeeli poczenie po USB z pytk jest poprawne, to w

zakadce Debug program wykrywa urzdzenie Unit (ST LINK/V2) i typ mikrokontrolera SW Device (ARM

CoreSight SW-DP). Naley ustawi tryb pracy debugera Port na SW.


Po przejciu do zakadki Flash Download w okienku Programming Algoritm dodajemy typ ukadu (jeeli go

nie ma), ktry bdzie programowany. Naciskamy przycisk Add i z listy wybieramy STM32F4xx Flash.

Zaznaczamy te opcj Reset and Run. Ustawienia debugera ST-Link potwierdzamy przyciskiem OK.


Przechodzimy do zakadki Utilities i wybieramy opcj Use Target Driver for Flash Programming.


Po przygotowaniu parametrw i opcji, kolejnym etapem bdzie doczenie skopiowanych plikw i biblioteki

do projektu.

Doczanie grup i plikw do projektu najlepiej wykona za pomoc okienka Manage Project Items, ktre

otwiera si ikonk na pasku lub w okienku Project wybieramy Target1 i klikamy prawym przyciskiem myszki,

wybieramy Manage Project Items.

Okienko do konfiguracji grup i plikw w projekcie

Po otwarciu managera w okienku Groups, wybieramy ikonk New (Insert) i dodajemy grup o

nazwie StdPeriphDrv, CMSIS i MDK-ARM.


Grup o nazwie Source Group 1 zmieniamy na nazw UserCode klikajc dwa razy lewym przyciskiem

myszki.

W okienku Groups wybieramy grup UserCode i wybieramy Add Files to UserCode i wskazujemy na

plik main.c w katalogu projekt2/src i naciskamy przycisk Add. Podobnie postpujemy z plikiem

stm32f4xx_it.c.

Do grupy CMSIS naley doda plik system_stm32f4xx.c z podkatalogu src,

Do grupy StdPeriphDrv naley doda pliki misc.c, stm32f4xx_gpio.c, stm32f4xx_rcc.c z katalogu

libraries/STM32F4xx_StdPeriph_Driver/src.

Do grupy MDK-ARM dodajemy plik startup_stm32f4xx.s

Pliki pomidzy grupami mona przesuwa metod drag and drop.


Po zakoczeniu operacji kopiowania plikw wygld okienka Project w rodowisku uVision przedstawia

rysunek poniej. Jeeli na symbolu pliku jest znaczek kluczyka, to oznacza e plik jest tylko do odczytu. Nie

jest moliwa jego edycja (modyfikacja i zapis) w rodowisku uVision.

Okienko projektu po doczeniu podstawowych plikw i ikonka do modyfikacji paska Project.

Rozmieszczenie plikw w poszczeglnych katalogach projektu2 przedstawiono poniej.

Struktura katalogu projekt2

Struktura podkatalogu projekt2/inc

Struktura podkatalogu projekt2/libraries


Struktura podkatalogu projekt2/scr


4. Pierwszy program dla STM32F4

Po dodaniu grup i plikw do poszczeglnych grup, projekt jest prawie gotowy. Gwny plik programu,

main.c zawiera funkcj main() od, ktrej zaczyna si program uytkownika. Otwieramy ten plik klikajc na

nazw pliku w okienku Project. Z powodu, e pliki main.c i main.h zostay skopiowane z biblioteki zawieraj

ju jaki kawaek programu w jzyku C. Musimy tylko doda swj wasny kod aby napisa pierwszy program

na mikrokontroler STM32F4 zamontowany na pytce.

Mona te cakowicie skasowa zawarto pliku main.c i main.h i wpisa wszystko od pocztku.

Przy pisaniu programu przydane bd:

schemat ideowy pytki Discovery,

plik pomocy dla biblioteki,

materiay szkoleniowe dla ukadu STM32F4

Zadaniem programu bdzie mruganie diodami LED, ktre s zamontowane na pytce i s podczone do

kocwek portu D. Dioda LD4 do PD12, LD5 do PD13, LD6 do PD14 i LD7 do PD15. Aby zawieci diod naley

ustawi stan 1 na wybranym wyjciu portu. Funkcja Delay(), ktra zapewnia opnienie czasowe, korzysta z

licznika SysTick (przerwania od tego licznika), ktry znajduje si w kadym mikrokontrolerze typu Cortex, bez

wzgldu na producenta ukadu.

Naley dopisa fragmenty kodu w pliku: main.c, a nastpnie wybieramy Project -> Rebuilt All Target

Files lub naciskamy ikonk Rebuilt. Po poprawnej kompilacji w okienku Build Output nie powinno by

bdw ani ostrzee. Nastpnie wybieramy z menu Flash -> Download lub naciskamy ikonk LOAD i

program zostanie wgrany do mikrokontrolera na pytce. Diody LED powinny mruga.

Jeeli jest wszystko w porzdku teraz mona modyfikowa program dopisujc wasny kod.

Konfiguracj licznika SysTick i program do obsugi przerwania od tego licznika mona zostawi, przyda si on

w kolejnych programach.

Kopiowanie projektu

Cay projekt wraz z wszystkimi plikami znajduj si w katalogu projekt1, dziki temu mona przenie

projekt do innego katalogu lub na inny napd. Po otwarciu projektu z innej lokalizacji nie powinno by

bdw w trakcie kompilacji.

Przed kopiowaniem projektu warto usun niepotrzebne tymczasowe pliki, ktre powstaj w trakcie

kompilacji. Najlepiej do tego nadaj si gotowa procedura, Clean Target w menu Project. Dziki takiej

operacji znacznie zmniejsza si zajto projektu na dysku.


5. Dodatkowe materiay i narzdzia

Mona pobra aplikacj w Excel-u do konfiguracji mikrokontrolera Clock configuration tool for

STM32F40x/41x microcontrollers (AN3988) ze strony http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257927.

Uruchomienie aplikacji wymaga programu Excel i suy do konfiguracji sygnaw zegarowych w

mikrokontrolerze. Aplikacja generuje gotowy plik system_stm32f4xx.c , ktry naley skopiowa do projektu.

Jeeli zamierzamy ustawi inn czstotliwo rezonatora kwarcowego lub zmieni niektre podzielniki

czstotliwoci np. dla systemu licznikw mona do tego celu wykorzysta t aplikacj.


6. Stworzenie projektu dla STM32F4 w rodowisku uVision 5 z

wykorzystaniem przykadu Blinky dla moduu STM32F4 - Discovery

Do stworzenia wasnego projektu mona te wykorzysta gotowy projekt, ktry jest dostpny po

zainstalowaniu rodowiska uVision 5.1, firmy Keil.

Po uruchomieniu programu uVision, wybieramy ikonk Pack Installer. Jeeli nie s jeszcze

zainstalowane pliki dotyczce mikrokontrolerw STM32F4, to naley doinstalowa te pliki (wymagany jest

dostp do Internetu). Po instalacji powinny by widoczne przykady projektw dla tego mikrokontrolera.

Nastpnie wybieramy zakadk Examples i kopiujemy projekt Blinky (STM32F4-Discovery)


Przy kopiowaniu wybieramy katalog do ktrego ma by skopiowany projekt. Mona te wybra opcj Launch

uVision (uruchom program uVision po skopiowaniu) lub opcj Use Pack Folder Structure.


Nastpnie przechodzimy do edytora uVision i z menu Project wybieramy Open Project i wskazujemy na plik

Blinky.uvprojx. Po otwarciu projektu wybieramy Project i Build Project (lub klawisz F7). Projekt powinien si

skompilowa bez bdw i mona go wgra do mikrokontrolera na pytce.

Na podstawie tego projektu mona pisa wasne programy korzystajc ze struktury projektu i ustawie

plikw konfiguracyjnych. Ustawienia projektu s dla rezonatora kwarcowego XTAL= 8.00MHz i czstotliwoci

taktowania SYSCLK = 168.00 MHz oraz czstotliwoci HCLK = SYSCLK = 168.00 MHz.

Documents

Podstawowe Zasady Tworzenia Projektu Dla STM32F4 w Środowisku UVision 5