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标题: STM32工程模板建立之 Simu 目标(三) [打印本页]

作者: 肆水流年4years 时间: 2019-2-26 22:17
标题: STM32工程模板建立之 Simu 目标(三)

预计阅读时间： 9分钟

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Simu 目标

首先从最基本的 Sim 目标开始，其他目标都将在此基础进行更改。

根据前面的仿真章节进行设置，获得基本的仿真功能。这个时候如果点击 debug 选项是可以进入 Debug 模式的。

但因为这是进阶的文章，要稍微高大上一些，所以直接从 uCOS II 工程开始，关于 uCOS II 的移植可以参考网上资料，也可以参考本笔记的系统章节，不再详述，因为本节主要讲解的是模板的建立，是一个综合性很强的内容，所以如果基础薄弱的需要多学习其他基础内容，不懂的上网搜索或者查看本笔记是否有相关的内容。

言归正传，因为采用了嵌入式操作系统，所以为了更好的移植性，所以 main 函数主要就是启动一个操作系统，并创建一个启动任务，这个启动任务优先级最高，并且承担了裸机开发时进行底层初始化功能。这是最基本的功能，但是因为是模板，当然要加入一些常用的代码了：

1、调试停止

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这个是为了方便调试的，目的是当单片机处于调试模式时，可以停止一些模块的时钟（这其实是硬件调试的时候才需要的功能，只不过在这里先加上了），这样就不必担心发生内核停止了，模块还在工作的情况，比如 TIM1 输出 PWM 实验中，Debug 模式下，单片机停止运行，如果没有这句代码（可以根据需要修改该代码，不必一样），那么 TIM1 还是会输出 PWM 的，但是一旦加上该语句，那么当内核停止工作时，TIM1 时钟也停止，这样定时器就不会输出 PWM 波了，方便观察现象。

2、中断分组

当系统需要使用中断时，首先需要设置中断分组情况，根据实际情况设置分组。一般可以设置为组 2，两位抢占优先级，两位子优先级，如果不设置分组，默认情况下为全部 bit 用于抢占优先级（虽然 CM3 内核支持 200 多个中断向量，但实际的单片机根本没有这么多中断，也不能支持 200 多的中断嵌套，所以只有部分 bit 位是有效的，比如 STM32F103 系列单片机实际上只用了高四位（用高四位是为了兼容，最大支持 16 层中断嵌套），所以能设置 5 种分组情况）

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通过设置该分组后通过 MDK 仿真可以看到默认的分组情况已经发生改变了：
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默认分组
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更改分组后

3、串口

串口应该是最常用的外设了，工程模板需要包含，并且添加一些字符处理函数、printf 重定向等。为了更有效率的接收发送数据，可以采用 DMA，使用 DMA 接收和发送数据将最大程度的解放 CPU，并且可以开启串口空闲中断，这样就可以接收任意长度的串口数据了，当然每个数据帧之间必须插入空闲帧，这个时间可以根据处理情况适当延长。

突发的情况下数据传输量可能很大，可以采用队列接收数据，这样就不用担心接收到的数据在没处理完成前被后来的数据冲掉了。STM32F4 系列单片机有双缓冲，可以一边接收数据，一边处理数据，可以好好利用一下，并且可以开启 FIFO，这样能最大程度的保证接收效率的问题，当然开启了 FIFO 在操作上更麻烦一些了。关于 STM32F4 的 DMA 可以查看本笔记 DMA 小节

但是如果说你没有串口模块，也是有办法解决数据输出问题的，就是使用 ITM 的方式，感兴趣的查看这个STM32调试利器之ITM小节。

4、总线协议

最常用的总线协议有单总线、I2C、SPI，这些总线协议讲解网上一大堆，可以直接拿来使用，如果觉得别人的代码效率不高，也可以自己写，这样可以加深对总线协议的理解，当对一种协议理解比较透彻时，再学习其他协议时也就事半功倍了，如果你的工作是经常和芯片打交道，建议你把这些协议都试着写一下，毕竟这应该算是最简单的协议了吧，当然了，如果你的能力提高了，可以加入 CAN 协议、SDIO 协议、USB 协议等等，首先第一步应该是利用单片机的内部模块尝试配置成功，如果你不仅仅满足于模块的使用的话，可以尝试采用模拟的方式去实现它。这里要注意的一点是，STM32 硬件 I2C 有一些 BUG，使用前必须好好研究一下，如果项目紧急的话，那么使用模拟的 I2C 会是不错的选择。

5、添加一些必要的文件

比如 cortexm3_macro 文件，这两个文件（.c 和 .h）包含了一些 Cotex-M3 特殊的汇编指令；比如 core_cm3 文件，这两个文件包含了内核功能的操作函数；如果对数学计算能力高的，可以使用官方针对内核优化过的 DSP 算法库，而不用标准库函数，将大大提高计算能力，如果说 STM32F1 的计算能力在使用官方优化的算法库下还是不能达到计算要求，那么可以采用 STM32F4 系列，这个系列用了硬件浮点运算单元，效率提高上百倍，当然了，也要使用官方的文件才能达到，标准库应该是没有利用上这个硬件单元的。这里要注意的一点是，当在 uCOS 下使用硬件浮点运算单元时，可能会出现问题，这个问题可以上网解决，也可以在本笔记的 uCOS II 系统篇获得解决方法。注意，如果一些已经验证过的文件，比如官方代码库、自己写的驱动函数等等这些，觉得不需要再改变了，那么可以设置为只读属性，这样是为了当你使用字符替换时不会意外的修改这些文件，因为你不知道你要替换的名字是否也出现在其他文件中，如果你不小心采用了 Current project 这种方式进行全局替换的话，那么有可能会将别的文件内的字符也替换掉，如果真的如此，你只能一个一个文件撤销了，那是很麻烦的事情。

6、一些必要的宏和调试信息

经常使用的一些宏定义可以添加到一个单独的文件中，比如说位带操作的宏定义，两三个数比较大小的宏定义等等，这些你认为需要的宏定义都可以添加到里面，不要害怕添加到里面会影响效率，没有的事，即使你加入一些没有调用的函数也不会占用你的代码空间的（如果是 51 的话，如果你在工程中出现没有调用的函数，会被警告，但 ARM 不会），这些没有调用的函数是不会链接到你的目标文件的（但是你不知道你的代码是会用在 51 工程还是 ARM 工程，不闲麻烦的话，就如 uCOS 源码一般，加入一些宏开关吧）。这些宏更是如此，效率问题根本不存在的，大胆的添加你需要的宏就是了。当你经历了大量的修修改改工作时，你就会知道多写一些宏定义是有多重要了。新手会感慨一个简单的数据却用了一堆的宏定义去表示，烦不胜烦；而高手看到代码里到处都是直接的数字表示，却是分分钟有重写代码的冲动！

设置固件版本信息：

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输出产品信息：

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7、多使用 ##

可能初学者一般都没用过 ##，但是如果你用过 ## ，并且善于用 ##，那么你会喜欢的，尤其是当你需要写大量类似的代码的时候更是如此，因为它能很大程度的提高你写代码的效率。关于 ## 的使用可以看本笔记的C语言系列文章之#和##。当然使用了 ## 会使代码变得不直观，那么你可以使用字符替换的功能以简化代码的书写。

8、工程基本配置

开启实时语法错误窗口：这样可以更快的发现语法错误，而不需要编译后才发现：

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Debug 模式下，开启一些必要的观察窗口：

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输出一些必要的文件，如果想要输出 HEX 文件，那么勾选即可

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Periodic Window Update 勾选上表示能实时刷新窗口，这样即使程序正在运行，Watch Windows 窗口的数据也是会实时更新的。

生成 bin 文件（具体如何生成 bin 文件可以参考本笔记相关小节）

[img=415.3pt,146.41245pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYamko8NxTGETKluv7Kc11f7mXBibcNysolzMU6mEPjMWR85FGDibibt0Y3Q%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

代码优化级别设置为最低（方便调试，这样一些代码就不会被优化掉了），开启 C99 模式（方便写代码，比如局部变量可以不必局限在代码最前面定义），如果有些宏定义是全局的，也可以在该窗口设置，比如开启参数检查功能的宏可以在这里添加：USE_FULL_ASSERT。每个宏之间采用英文逗号隔开。

[img=415.3pt,174.86818pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYahYXeulMeyU2BQoYDGLJ1JJGIGz3ibIVjmn2xhhCeiceAAUofHaHcQXDA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

因为开启了参数检查功能，所以需要实现一个函数原型：

void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);

原型类似如下：

[img=415.3pt,71.738106pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYaZRx19aI4VaFdH68wMjPK8LaJ2iaoReGKOibelwsRRvjKun8OYic62dF5w%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

以上函数原型是根据我个人的习惯写的，如果断言失败将进入该函数，首先会输出哪里有错误，当然考虑到可能没有实现串口的情况，所以使用 sprintf 函数将调试信息输出到 DebugInfo 中，这样就可以直接使用 Watch 窗口查看这个数组的内容了，并能很快定位到底是哪一个地方出现了问题，进而排除该问题。最后使用软件断点 __breakpoint(0) 将程序停止，这样就不会在全速运行状态下明明已经断言失败了，还傻乎乎的在那里干等着。

STM32F4 的仿真模板其他的都和 F1 仿真类似，只是因为 MDK 对 STM32F4 的支持并不怎么好，所以会有比较多的问题存在，这个我准备用单独一小节详细讨论。

9、拥有自己的模板文件

比如我的头文件模板：

[img=415.3pt,154.82425pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYaJUFLoz3uz5z5WdviaONgx6dVV18hmhUUoURibGq0k76WibQO7WrzReUag%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

头文件注意在正式内容外加上这个：

[img=266.0137pt,179.00922pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYaNmxpuLZRRqLCaVbCic2TNwOVfGm5ia0hwu4pusa7lU7yDZXfJcht0zgQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

这应该是用于兼容 C++ 代码的，万一你的代码会在 C++ 项目中用到，就不必修改了。然后是头文件：

[img=415.02136pt,112.005745pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYaHbvR9rAX1ZeEOqh25FqGve3tl0ItVvic1wqBibPwT6Knzic5pkmrZh9PQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

函数体说明：

[img=415.3pt,89.34937pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYaGPSOVSSc4JJFndP5Qv1obgv2g8Eyq5UKdrAG6sRicUkyUGpnO45usgA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

STM32F1 和 STM32F4 底层代码兼容：

[img=341.51758pt,171pt]http://www.embed.cc/bbs/source/plugin/csdn123_news/display_picture.php?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2FfpA42W9rbq6J5Nl2o5SAY63ngQoI4DYasvE1TG941xoSAkvwicfdcTibl5nR5yziaWRxktg15fB9L1bJDodicfLF9Q%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng[/img]

到此，整个 Simu 目标即完成了，接下来开始添加 FLASH 目标。

-THE END-

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