如何去开发一种STM32Fx微控制器自定义引导程序

　　背景知识视频教程
　　STM32CubeMX和STM32Cube HAL基础
　　STM32教程
　　STM32Fx微控制器自定义引导程序开发
　　我们将了解ST的此工具的工作方式，以及如何使用其生成的代码从头开始构建Eclipse项目。 这将使GNU ARM插件成为用于项目生成的不太重要的组件，从而使我们能够创建更好的代码并准备与STM32Cube HAL集成。
　　工具介绍
　　CubeMX是用于配置为我们的项目选择的微控制器的工具。 它既用于选择正确的硬件连接，又用于生成配置ST HAL所需的代码。
　　CubeMX是一个以MCU为中心的应用程序。 这意味着该工具执行的所有活动都基于：
　　STM32 MCU系列（F0，F1等）
　　为您的设备选择的封装类型（LQFP48，BGA 144等）
　　我们项目中需要的硬件外围设备（USART，SPI等）
　　MCU常规配置（如时钟，电源管理，NVIC控制器等）
　　除了与硬件相关的功能之外，CubeMX还能够处理以下软件方面：
　　所选MCU系列（CubeF0，CubeF1等）的ST HAL的管理
　　我们项目中需要的其他软件库功能（FatFs库，FreeRTOS等）
　　我们将用于构建固件的开发环境（IAR，TrueSTUDIO等）
　　CubeMX旨在成为一个完整的项目管理工具。 但是，它有一些局限性，使其只能在电路板和固件开发的早期阶段使用。
　　启动CubeMX后，将显示一个漂亮的欢迎屏幕（请参见下图）。
　　单击New project将打开MCU和板选择器对话框，如下图所示。
　　该对话框是一个基于选项卡的窗口，具有两个主要选项卡：MCU选择器和板选择器。
　　第一个选项卡允许从整个STM32产品组合中选择一个微控制器。 使用“系列”组合框，我们可以过滤属于给定系列的所有MCU。 通过“行”组合框，可以进一步过滤属于一个子系列（值行等）的MCU。 软件包组合框允许选择所有具有所需软件包的MCU。 点击更多过滤器按钮，我们可以显示其他限制搜索的字段
　　Board Selector选项卡允许在所有正式的ST开发板之间进行过滤（参见下图）。
　　有3种开发板可供选择：Nucleo，Discovery和EvalBoard，它们是用于测试STM32 MCU的最完整（且最昂贵）的开发板。 显然，我们对Nucleo板感兴趣。 因此，首先选择Nucleo板的类型，然后单击“确定”按钮。
　　在“板选择器”视图中，“供应商”组合框下方有一个复选框。 标签上显示使用其默认模式初始化所有IP。 这是什么意思？ 首先，让我们澄清一下，IP并不表示Internet协议，而是IP的缩写。 选中该框将导致CubeMX将自动为板上可用的所有外围设备生成C初始化代码，而不仅为与用户应用程序相关的外围设备生成C初始化代码。 例如，Nucleo板具有连接到STLINK接口的USART（USART2），该接口将其映射为虚拟COM端口。 选中该框，将对CubeMX发出提示，以生成所有必要的代码以初始化USART。
　　启用该功能似乎是一个不错的功能，但是对于新手来说，最好将该功能保持禁用状态，并仅在需要时才手动启用每个外围设备。 这简化了学习过程，避免了浪费大量时间试图一次理解所有生成的代码
　　一旦选择了要使用的MCU（或开发板），就会出现CubeMX主窗口，如下图所示。该视图以STM32 MCU的漂亮图形表示为主。 即使在这种情况下，我们也具有选项卡式视图。 让我们更深入地查看每个标签。
　　引脚视图
　　引脚视图是第一个视图，分为两部分。 右侧包含具有所选外设和GPIO的MCU表示，并由ST Chip视图调用。 在左侧，我们以树状视图的形式列出了可以与所选MCU一起使用的所有外围设备（硬件部件）和中间件库（软件部件）。 这由ST IP树窗格调用。
　　芯片视图
　　芯片视图可轻松导航到MCU配置内部，这是配置微控制器的一种非常方便的方法。
　　启用了亮绿色的引脚。 这意味着CubeMX将生成所需的代码以根据其功能配置该引脚。 例如，对于引脚PA5，CubeMX将生成将其设置为通用输出引脚所需的C代码。
　　如果未启用相应的外围设备，则该引脚为橙色。 例如，使能了PA2 PA和PA3引脚，并且CubeMX将生成相应的C代码以对其进行初始化，但是未启用相关的外设（USART2），并且不会自动生成设置代码。
　　黄色引脚是电源引脚，其配置无法更改。
　　BOOT和RESET引脚为卡其色，并且其配置无法更改。
　　显示了上下文工具提示，将鼠标指针移到MCU引脚上（参见下图）。 例如，针对PB3引脚的上下文工具提示告诉我们，信号映射到串行线调试（SWD）接口，并且充当串行线输出（SWO）引脚。 另外，还示出了引脚号（55）。
　　STM32 MCU允许将外设映射到不同的引脚。 例如，在STM32F401xE MCU中，SPI2 MOSI信号可以映射到引脚PC2或PB14。 CubeMX使您可以通过Ctrl + click轻松查看允许的替代方案。 如果存在备用引脚，则该引脚显示为浅蓝色（仅当该引脚未处于复位状态（即已启用）时，才会显示备用引脚）。
　　例如，在下图中，我们可以看到，如果在PC2引脚上按Ctrl +单击，则PB14信号将以蓝色突出显示。 这在电路板布局中非常方便。 如果真的很难将信号路由到该引脚，或者其他功能需要该引脚，则备用引脚可以简化电路板。
　　同样，大多数MCU引脚可以具有备用功能，见下图。 单击引脚时，将显示一个上下文菜单。 这使我们可以选择要对该信号启用的功能。
　　这种灵活性导致信号功能之间产生冲突。 CubeMX尝试自动解决这些冲突，将信号分配给另一个引脚。 固定信号是那些功能被锁定到特定引脚的引脚，从而阻止了CubeMX选择备用引脚。 当冲突导致无法使用外设时，将在“芯片视图”中禁用引脚模式，并且该引脚将显示为橙色。
　　IP树窗格
　　IP树窗格提供了一种方便的方法来启用/禁用以及配置所需的外围设备和软件中间件。 CubeMX使用图标和不同的颜色以灵巧的方式显示外围设备列表，因此用户可以快速了解外围设备是否可用以及其具有的配置功能。 让我们深入了解它们。
　　Case 1：表明外围设备可用并且当前被禁用，并且可以使用其所有可能的模式。 例如，在使用I²C接口的情况下，该外设的所有可能模式为：I²C，SMBus警报模式，SMBus两线接口（TWI）
　　Csae 2：显示外围设备由于与另一外围设备发生冲突而被禁用。 这意味着两个外设都使用相同的GPIO，因此无法同时使用它们。 将鼠标移到它上面将会显示参与冲突的其他外围设备。 例如，对于STM32F401RE MCU，不可能同时使用I2C2和SWD调试引脚。
　　Case 3：表示外围设备可用并且当前被禁用，但是由于与其他外围设备的冲突，其至少一种模式不可用。 例如，在STM32F401RE MCU中，TIM2外设的第四通道使用PA2 GPIO，它是USART2外设的USART_RX信号。 这意味着在使用Nucleo VCP时，不能将TIM2通道4用作输入捕获。
　　Case 4：表示外设不适用于所选的封装类型（如果您强烈需要该外设，则必须切换到另一种封装类型-通常是带有更多引脚的封装类型）。
　　Case 5：表示已使用外设并且其所有模式均可用
　　Case 6：显示使用了外围设备，但某些模式或I / O不可用
　　Case 7：当所有外围设备模式均可用时，所有配置选项均以黑色显示
　　Case 8：当并非所有外围设备模式都可用时，不可用的配置选项显示为红色背景
　　时钟视图
　　时钟视图是进行与时钟管理相关的所有配置的区域。 在这里，我们可以设置主内核和外设时钟。 所有时钟源和PLL配置均以图形方式显示（见下图）。
　　用户第一次看到此视图时，可能会对配置选项的数量感到困惑。 但是，通过一点实践，这是处理STM32时钟配置的最简单方法（与8位MCU相比，这是相当复杂的）。
　　如果您的电路板设计需要高速时钟（HSE），低速时钟（LSE）或同时使用两者的外部源，则必须首先在RCC部分的Pinout视图中将其启用，如下图所示。
　　完成此操作后，您将能够在时钟视图中更改时钟源。
　　配置视图
　　配置视图允许进一步设置外围设备和软件组件。 例如，可以为GPIO引脚启用上拉或配置FATFS选项。
　　此视图中定义的配置选项会影响自动生成的C源代码。 对这个CubeMX部分的良好管理可以简化很多与外设优化有关的开发过程。 当我们处理每种类型的外围设备时，我们将分析每个配置视图。
　　功耗计算器视图
　　功耗计算器（PCC）视图是CubeMX的功能，在给定微控制器，电池模型和用户定义的电源序列的情况下，它可以估算以下参数：
　　平均耗电量
　　电池寿命
　　平均DMIPS
　　可以通过专用界面添加用户定义的电池。
　　对于每个步骤，用户都可以选择VBUS代替电池作为电源。 这将影响电池寿命估计。 如果可以在不同电压水平下进行功耗测量，则CubeMX还将建议选择电压值。
　　项目生成
　　一旦完成了MCU，其外围设备和中间件软件的配置，我们就可以使用CubeMX为我们生成C项目框架。 在本段中，我们将看到所有必需的步骤以：
　　创建一个新的“通用” Eclipse项目，准备接受CubeMX自动生成的C代码
　　将CubeMX生成的文件导入Eclipse项目中
　　根据需要配置项目
　　我们将使用来自最新的STCube框架的大部分代码来创建**闪烁应用**。 这也将使我们有机会开始理解STCubeHardware抽象层（HAL）的基础块。 一旦理解了此处说明的步骤，我们将完全自主地为STM32平台建立任何项目。
　　使用CubeMX生成C项目
　　第一步是使用CubeMX工具生成包含HAL初始化代码的C代码。 如果您已在上一段中进行了实验，则最好从板选择器工具中选择Nucleo板来启动一个全新的项目，如前所示。
　　一旦CubeMX创建了新项目，请转到Project-》 Settings…菜单。 出现Project Settings对话框，如下图所示。
　　在项目名称字段中，输入您想要的项目名称。 对于“项目位置”字段，最好在〜/ STM32Toolchain inside文件夹（对于Windows用户为C： STM32Toolchain）内创建一个文件夹。 一个好的文件夹名称可能是〜/ STM32Toolchain / cubemx-out。 在“Toolchain/IDE”字段中，选择“ SW4STM32”条目。 将所有其他字段保留为默认值。
　　现在切换到Code Generator选项卡，然后选择如下图所示的选项。单击OK按钮。
　　现在，我们准备为Nucleo生成C初始化代码。 转到项目-》生成代码菜单。 CubeMX可能会要求您为您的Nucleo下载最新版本的STCube HAL框架（例如，如果您有Nucleo-F401RE，它将要求您下载STCube-F4 HAL）。 如果是这样，请单击“是”按钮，然后等待完成。 一段时间后，您将在〜/ STM32Toolchain / cubemx-out / 《project-name》目录中找到C代码。
　　CubeMX下载的CubeHAL是官方CubeHAL的稍有不同的版本，您可以从ST网站下载。 它经过修改后可以由CubeMX处理，并且包含模板源文件⁹，这些文件会根据MCU配置使用CubeMX生成的自定义代码进行更新。 这些大小的软件包会自动在UNIX之类的系统上的〜/ STM32Cube / Repository文件夹中以及Windows的C： Documents and Settings  《USER-ID》  STM32Cube  Repositoryfolder中下载。