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第1章 初学STM32H7的准备工作 俗话说万事开头难，学习一门新的知识，难的往往不是知识本身，而是如何快速上手，需要什么资料和开发环境。一旦上手后，深入的学习就相对容易些了。 1.1 初学者重要提示 1.2 开发环境说明 1.3 STM32H7和F1，F4系列的区别 1.4 STM32H7开发资源查找 1.5 HAL库介绍 1.6 CMSIS软件包 1.7 STM32CubeMX图形平台 1.8 STM32H7调试方法 1.9 STM32H7出现硬件异常的解决办法 1.10总结 1.1 初学者重要提示- 关于学习方法问题，可以看附件章节A。
- 学会 STM32H7相关资源的获取方法，做到心中有数，否则心里老是没底。
- 关于MDK和IAR两种编译器，推荐都掌握，以其中一个为主，另一个为辅。因为很多时候我们需要参考的工程代码不是自己熟悉的编译器，就会很被动。
- 相对于F1、F4系列，H7最大的区别的还是MPU和Cache的配置，这两个配置会贯穿整个教程为大家做讲解，而外设的学习大同小异。
- H7携带了DTCM和ITCM，ITCM用于运行指令，也就是程序代码，DTCM用于数据存取，特点是跟内核速度一样，而片上的其它RAM主频都是200MHz，所以要充分发挥TCM的性能。
- STM32H7系列只有HAL库，没有再配套标准库了，这点要知道。HAL库的优点是配置方便，特别是配合图形开发工具STM32CubeMX时，缺点是源代码稍显臃肿，封装的有点多。
- 这几年涌现出好几款非常棒的调试工具（如Event Recoder，SEGGER RTT），教程的后面章节会为大家做讲解。
1.2 开发环境说明1、 IDE：支持两种IDE开发环境，MDK和IAR - MDK推荐使用MDK5.26正式版及其以上版本。
- IAR固定使用IAR8.3版本，由于IAR向下兼容性稍差，其它版本未做支持。
2、 调试器使用JLINK，CMSIS-DAP，ULINK或者STLINK均可。 3、 配套开发板是安富莱的：STM32-V7开发板，MCU是STM32H743XIH6。
1.3 STM32H7和F1，F4系列的区别使用STM32H7跟F1，F4系列的区别。 - 最大的区别H7是多了一个L1 Cache一级缓存，这个缓存在为低速存储器带来加速的同时，也为程序设计带来了一些问题，其中最为主要的是数据一致性问题。
- STM32H7的自带外设比较之前的任何STM32型号都要生猛，算是大换血了，换了ADC，DMA，USART等重要外设，性能比之前要强劲很多。比如ADC换成了3.6Msps 16位分辨率，DMA支持任意互联了，USART也支持波特率自适应。
- 到了STM32H7系列，ST官方仅提供了HAL库，没有再提供标准库，而对于F1，F4系列，标准库和HAL库都是有的。
- F1是M3内核，F4是M4内核，而STM32H7是M7内核，从编程的角度来说，几乎没有区别。而性能上区别可以看此贴：
总的来说，主要有上面这四点不同，其它地方与使用F1，F4系列是相同的。
1.4 STM32H7开发资源查找学习一款新的芯片，需要大家从官方获取两方面的资料，一个是相关的技术文档，比如参考手册、数据手册、应用笔记等；另一个是软件包，官方在软件包中提供了外设驱动库和基于此库的大量例程。 1.4.1 开发文档学习STM32H7主要下载哪些相关手册呢？主要有以下几个，这几个手册是我们经常要使用到的，不光学习STM32需要这类手册，学习FPGA、DSP也是这些类型的手册，熟练查阅和使用这些手册也是电子工程师必备的知识之一。 对芯片每个外设的具体描述和功能介绍，比如我们要查USART，SPI，DMA相关寄存器和功能的介绍就可以使用这个手册。 在我们要画PCB的时候用到这个手册的情况比较多，这个手册上面有关于这个系列芯片的引脚定义、电气特性、机械封装、料号定义等信息。 描述了芯片某些功能的局限性，并给出解决办法。这个手册也比较重要，有时候我们觉得有些地方调试老是出问题，就需要查找一下，看看是否是硬件bug。 - 闪存编程手册（Flash ProgrammingManual）
芯片的片上Flash操作指南，比如芯片的擦除，编程，闪存读写保护，选项字节信息等。 - 内核编程手册（Cortex-MProgramming Manual）
对内核的系统控制块的介绍。这个手册有时候也要用到，比如我们需要了解NVIC和SysTick相关的寄存器，就需要使用这个手册。这个手册可以在ARM官方网站下载，也可以到ST官网下载，区别是ARM官网下载的手册是通用的，而ST的是针对自家芯片做的。有时候在参考手册上面找不到相关寄存器的信息时，就需要用到这个手册。 针对不同应用主题的描述性文档，部分笔记还会有配套的固件例程。应用笔记的重要性不言而喻，很多时候官方对一些应用做出了解决方案，都会以应用笔记的形式发布。 一般是对某个软件库的说明文档。 了解了这些手册的作用以后，我们学习如何在官网上面查找这些文档。前几年ST官方升级后，通过页面超链接的方式查找非常不方便，当前推荐直接在官方右上角的方框里面检索即可，比如使用的是STM32H7，直接输入STM32H7检索： - 第2步：检索后会弹出所有STM32H7的芯片（随着时间推移，会增加新型号）。
- 第3步：比如我们用的是STM32H743XI，点击进入第2步截图中的STM32H743XI选项即可。进入后，所有的相关资源就都在这个页面下了。
数据手册标识： 应用笔记标识： 参考手册标识： 编程手册标识： 勘误手册标识： 基本上大家所需的开发文档都在这个页面下了。 1.4.2 软件包 通过上面小节整理完毕相关文档后，就是STM32H7软件包的下载了。软件包也比较好找，同样推荐1.4.1小节的方式。 - 第2步：检索后会弹出STM32CubeH7的软件包选项。
- 第3步：进入STM32CubeH7的页面地址后，就在页面的最底端看到这个软件包了（随着时间推移，版本会不断更新）。
- 第4步：点击按钮“Get Software”后，弹出如下界面
点击ACCEPT进入下面界面： 点击Login/Register 通过上面四步就获取了STM32H7的软件包。软件包的目录结构如下：
1.5 HAL库介绍HAL库就包含在大家下载的STM32CubeH7软件包里面。软件包的框图如下： HAL库全称Hardware Abstraction Layer，即硬件抽象层，其实就是STM32H7的外设驱动包。代码文件位于路径：Drivers\STM32H7xx_HAL_Driver。如下是部分截图： 单从人性化角度，这些外设驱动写的还是比较用心的，特别是每个C文件开头的使用说明。比如文件stm32h7xx_hal_gpio.c开头的说明： - ==============================================================================
- ##### GPIO Peripheral features #####
- ==============================================================================
- [..]
- Subject to the specific hardware characteristics of each I/O port listed in the datasheet, each
- port bit of the General Purpose IO (GPIO) Ports, can be individually configured by software
- in several modes:
- (+) Input mode
- (+) Analog mode
- (+) Output mode
- (+) Alternate function mode
- (+) External interrupt/event lines
- [..]
- During and just after reset, the alternate functions and external interrupt
- lines are not active and the I/O ports are configured in input floating mode.
-
- [..]
- All GPIO pins have weak internal pull-up and pull-down resistors, which can be
- activated or not.
- [..]
- In Output or Alternate mode, each IO can be configured on open-drain or push-pull
- type and the IO speed can be selected depending on the VDD value.
- [..]
- All ports have external interrupt/event capability. To use external interrupt
- lines, the port must be configured in input mode. All available GPIO pins are
- connected to the 16 external interrupt/event lines from EXTI0 to EXTI15.
- [..]
- The external interrupt/event controller consists of up to 23 edge detectors
- (16 lines are connected to GPIO) for generating event/interrupt requests (each
- input line can be independently configured to select the type (interrupt or event)
- and the corresponding trigger event (rising or falling or both). Each line can
- also be masked independently.
- ##### How to use this driver #####
- ==============================================================================
- [..]
- (#) Enable the GPIO AHB clock using the following function: __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE().
- (#) Configure the GPIO pin(s) using HAL_GPIO_Init().
- (++) Configure the IO mode using "Mode" member from GPIO_InitTypeDef structure
- (++) Activate Pull-up, Pull-down resistor using "Pull" member from GPIO_InitTypeDef
- structure.
- (++) In case of Output or alternate function mode selection: the speed is
- configured through "Speed" member from GPIO_InitTypeDef structure.
- (++) In alternate mode is selection, the alternate function connected to the IO
- is configured through "Alternate" member from GPIO_InitTypeDef structure.
- (++) Analog mode is required when a pin is to be used as ADC channel
- or DAC output.
- (++) In case of external interrupt/event selection the "Mode" member from
- GPIO_InitTypeDef structure select the type (interrupt or event) and
- the corresponding trigger event (rising or falling or both).
- (#) In case of external interrupt/event mode selection, configure NVIC IRQ priority
- mapped to the EXTI line using HAL_NVIC_SetPriority() and enable it using
- HAL_NVIC_EnableIRQ().
-
- (#) To get the level of a pin configured in input mode use HAL_GPIO_ReadPin().
-
- (#) To set/reset the level of a pin configured in output mode use
- HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin().
-
- (#) To lock pin configuration until next reset use HAL_GPIO_LockPin().
-
-
- (#) During and just after reset, the alternate functions are not
- active and the GPIO pins are configured in input floating mode (except JTAG
- pins).
-
- (#) The LSE oscillator pins OSC32_IN and OSC32_OUT can be used as general purpose
- (PC14 and PC15, respectively) when the LSE oscillator is off. The LSE has
- priority over the GPIO function.
-
- (#) The HSE oscillator pins OSC_IN/OSC_OUT can be used as
- general purpose PH0 and PH1, respectively, when the HSE oscillator is off.
- The HSE has priority over the GPIO function.
1.6 CMSIS软件包介绍CMSIS（微控制器软件接口标准，CortexMicrocontroller Software Interface Standard）是ARM官方设计的驱动包，框图如下： ARM推出CMSIS软件包意在统一各大芯片厂商的外设驱动，DSP数字信号处理，下载器和各个主流RTOS的API统一。几年下来，各个厂商一直是各自为战，所以CMSIS的驱动一直没有被各个芯片厂商采用。而且ARM做得也不够完善，没有ADC、DAC、定时器之类的外设驱动。 这两年情况好了不少，特别是ARM为ST做的CMSIS-Driver明显完善了很多。针对我们这个教程来说，当前还用不到这些东西，主要用到CMSIS软件包里面的如下头文件即可（不同版本，截图中的文件可能不同，这个软件包是一直在更新中的，下面的截图的版本是V5.3.0）： 这个软件包可以在三个地方获取： 1、 STM32CubeH7软件包里面。 每个版本的Cube软件包都会携带CMSIS文件夹。 2、 MDK安装目录（下面是5.3.0版本的路径）。 大家安装了新版MDK后，CMSIS软件包会存在于路径：ARM\PACK\ARM\CMSIS\5.3.0\CMSIS。 3、 GitHub。 当然，也可以在ARM官网下载，只是这两年ARM官网升级得非常频繁，通过检索功能找资料非常麻烦。所以不推荐大家到ARM官网下载资料了。 下面为大家简单介绍下CMSIS软件包里面这几个文件夹： Cortex-M处理器内核和外设的API。 它为Cortex-M0，Cortex-M0 +，Cortex-M3，Cortex-M4，Cortex-M7，Cortex-M23，Cortex-M33，SC000和SC300提供了标准化接口。 还包括用于Cortex-M4，Cortex-M7和Cortex-M33的SIMD指令。当前这个文件下只有一个示例文件，还用不上。 同上，只是用于Cortex-A5/A7/A9。 这个是ARM官方推出的下载器固件，也就是大家所说的CMSIS-DAP下载器。 这个是CMSIS软件包的Help文档，打开后效果如下： 这个是ARM做好的驱动框架，支持的外设如下： 针对不同厂商，ARM会出一个完整的驱动包，比如STM32H7系列，在MDK安装目录的此路径下（前提是大家安装了STM32H7软件包）：ARM\PACK\Keil\STM32H7xx_DFP\2.1.0\CMSIS\Driver。 ARM做的这个驱动跟HAL库有什么区别呢？ARM做的这个库要调用到HAL的一些API，然后封装了一些比较好用的API，方便用户调用。 这个文件比较重要，虽然是头文件，但是封装了很多内核方面的API，是大家工程里面务必包含的路径。 这个文件是GCC和MDK格式的DSP库文件。 这个是ARM新出的神经网络库，框图如下： 这个文件没什么用，大家不用管。 这个是RTX4以及CMSIS-RTOS V1封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。 这个是RTX5以及CMSIS-RTOS V2封装层，含源码，免费，Apache-2.0授权。 SVD的全称是System View Description，系统视图描述。对芯片的外设、存储器等进行了详细描述，编译器要用到这个文件，不同系列芯片有不同的SVD文件。以STM32H7为例，在MDK的option选项里面可以看到以svd为后缀的文件被调用。 这个文件里面提供了一些实用的小软件或者文件。 关于CMSIS软件包就为大家介绍这么多，后面用到哪个文件时，再为大家详细介绍。
1.7 STM32CubeMX开发平台STM32CubeMX是ST在2014年推出的图形开发软件，方便用户配置时钟、外设、引脚以及RTOS和各种中间件。整体框图如下： 通过这个图形软件，可以让大家方便地生成工程代码，支持MDK，IAR，TrueSTUDIO等编译器。针对STM32CubeMX的使用，后面会专门做几期专题教程。
1.8 STM32H7调试方法STM32H7的调试方法主要分为两大类： MDK调试方法在第5章进行了详细讲解。 IAR调试方法在第7章进行了详细讲解。 - 终极调试组件Event Recoder的使用方法。
在8章节进行了详细讲解。
1.9 STM32H7出现硬件异常的解决办法大家做项目时，经常会遇到硬件异常问题，所以专门为此做了一个章节（具体在11章节进行了详细讲解）。
1.10 总结本章节就为大家讲解这么多，建议初学者花些时间对 STM32H7的开发文档的章节结构了解一下，随着以后的学习最好可以达到熟练查看这些开发文档的程度。
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发表于 2021-12-1 21:01:20
