S32K1xx SDK（版本：S32_SDK_S32K1xx_RTM_4.0.3 ）详细介绍

luobeihai

已于 2023-07-23 13:41:34 修改

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分类专栏： NXP-S32K 文章标签： S32K1xx S32K144

于 2023-07-23 13:38:56 首次发布

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文章介绍了S32K1xxSDK的概述，包括其提供的资源、软件架构和各目录结构。SDK包含了底层驱动、实时操作系统层、中间件以及应用层，适用于汽车领域的各种应用。开发者可以通过SDK中的示例程序、文档和驱动代码来理解和使用S32K1系列MCU。同时，文章详细解析了平台目录下的设备、驱动和PAL层，以及RTOS接口层的内容。

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前言

在学习一款MCU之前，一般我的习惯是先下载官方提供的SDK包进行学习。然后学习了解SDK提供的资源、框架、以及各目录结构文件作用等，下面边学边做笔记记录。

S32K1系列SDK我们可以到下面的NXP官网去获取：

https://www.nxp.com.cn/design/software/development-software/s32-sdk/s32-software-development-kit-for-s32k1:S32SDK-ARMK1

1. S32K1系列SDK概述

下面是引用自NXP官网对S32K1xx SDK的介绍：

S32K1的S32软件开发工具包(SDK)提供了性价比高且使用便捷的完整解决方案，可与S32K1整个系列微控制器的连接、电机控制和安全库堆栈相匹配。S32K1系列的S32SDK非常适合汽车领域的所有应用。

特征：

包含在S32 Design Studio中
Processor Expert图形配置
集成的恩智浦软件：电机控制库(AMMCLib)、结构核心自检(sCST)、SBC中间件
支持5类编译器：GCC、GreenHills、Arm编译器、IAR和WindRiver DIAB
带有操作系统接口层的FreeRTOS或裸机
符合MISRA C 2012的量产级驱动程序
以太网(TCP/IP+LWIP+WOLFSSL)
LIN堆栈

2. S32K1xx SDK软件架构

下图是 S32K1xx SDK 的软件架构：

在这里插入图片描述

从这幅图片我们可以了解到，S32K1xx SDK编程有分层的思想，包含有：

底层

各系列MCU芯片支持
Low-level Drivers，底层驱动程序。包括PD（Peripheral Driver，外设驱动层）驱动和PAL（Peripheral Abstract Layer，外设抽象层）驱动
各个编译器平台的Start-up（启动文件）、Linker files 支持

实时操作系统层

SDK提供移植好的 FreeRTOS
还有OSIF（操作系统接口层），OSIF层提供了统一的操作系统API接口，是基于 FreeRTOS 或者裸机代码封装而来（如果不使用FreeRTOS，那么OSIF层，就是裸机接口实现的）。

中间件（Middleware）

在 Low-level Drivers 上面，就是中间件层。主要包含有：
一些静态库。如AMMCLib（电机驱动库）、Touch sensing（触摸感应库）、安全相关的库（SCST、SPTLib），这类库是不开源的，只提供编译好的 .a 文件。
移植好的通信协议栈。如 TCP/IP、LIN、USB和文件系统等。
SCB（System Basis Chip）驱动程序。这部分就是NXP移植好了的一些外围芯片的驱动程序。

应用层

一些demo应用程序
驱动程序的示例程序（包括PD和PAL驱动）
辅助工具。如Processor Expert UI config file（处理器专家配置文件），根据图形化配置界面生成初始化代码。

3. S32K1xx SDK各目录结构

从官网下载了 S32K1xx SDK 后安装到本地目录，SDK的根目录包含的内容如下：

在这里插入图片描述

下面对各个子目录结构简单介绍。

3.1 doc

该目录存放的就算各系列芯片SDK的帮助文档，如快速入门指南、各系列芯片的html格式的帮助文档等等。比如打开S32K144的html帮助文档，如下：

在这里插入图片描述

可以看到对SDK的各个组件还要Example，还有代码的变量、结构体定义都有介绍。

我们对SDK哪部分内容不了解，首先可以在这里找找有没有对应的介绍。

3.2 examples

该目录存放的是各系列芯片的示例程序，包括demo应用的综合示例程序，以及外设驱动代码的使用示例程序。以 S32K144 为例：

在这里插入图片描述

3.3 lib

该目录存放的是前面介绍的，编译好的中间件文件。比如电机驱动库、SCST安全库。还有触摸驱动库、NFC等这些 lib 也是不开源的，而且在这个目录还找不到，看网上的介绍说是需要找 NXP 的 FAE 才能拿到。

在这里插入图片描述

3.4 middleware

该目录存放的就是中间件的一些代码。比如lin总线协议栈、tcp/ip协议栈、sbc驱动代码。

在这里插入图片描述

3.5 platform

该目录是最重要的一个目录，是存放平台相关代码的目录。其中包含有devices、drivers、pal三个子目录。如下：

在这里插入图片描述

这个目录非常重要，下面对各子目录详细介绍。

3.5.1 platform/devices目录

devices目录包含各个MCU系列的设备头文件（如S32K144.h）、链接文件、启动文件、内核文件、还要一些公共的类型声明、断言的定义等等。

下面是该目录的截图：

在这里插入图片描述

下面对该目录的部分文件介绍：

1）common子目录

该目录 s32_core_cm4.h/s32_core_cm0.h 主要是 cm0/4 内核定义相关的操作。比如全局中断的开启和关闭、进入低功耗、获取内核ID等相关的宏定义，这些定义都是使用汇编指令操作的。

2）S32K1xx 各系列型号的子目录

这些目录主要是各系列的 S32K1xx.h ，属性头文件、各个编译器平台的启动文件和链接文件、xxx.svd 仿真文件等等。

比如以 S32K144 子目录为例：

S32K144.h 这个文件是对应芯片型号的寄存器结构体定义、寄存器位域的宏定义、各个外设中断号的定义、一些公共操作的宏定义等等。

S32K144_features.h 这个文件定义的是对应芯片型号外设的属性，特点全是 FEATURE_xxxxxx 这样的宏定义。另外还定义了芯片勘误表的信息，以 ERRATA 开头。部分勘误表的宏定义如下：

/* @brief ARM Errata 838869: Store immediate overlapping exception return operation might vector to
 * incorrect interrupt. */
#define ERRATA_E9005

/* @brief ARM Errata 709718: VDIV or VSQRT instructions might not complete correctly when very
 * short ISRs are used. */
#define ERRATA_E6940

/* @brief E10655: When using LPSPI in master mode and the SR[MBF] bit is read as a one, then, the
 * flag is set. If it is read as a zero, it must be read second time and this second read will be
 * the correct state of the bit. */
#define ERRATA_E10655

ERRATA_E9005 这个E9005就是勘误表的编号，上面有注释说明该勘误编号修正了什么内容。如果在这个头文件定义了这个勘误码，那么会使能对应勘误码的错误修正代码。

3）startup子目录

很明显就是包含各个编译器平台的汇编启动文件，还有一个system_S32K144.c/h文件，下面主要介绍下 system 文件，汇编的启动文件到时研究启动过程时再学习记录。

system_S32K144.c 文件是ARM公司规定的 Cortex M 系列MCU的软件接口标准(CMSIS)规定的系统和时钟初始化API函数。主要有3个函数：

SystemInit ：系统的初始化函数。该函数主要作用是使能 FPU、关闭 WatchDog、使能 I-Cache （CPU内部指令高速缓存）。
SystemCoreClockUpdate ：系统内核时钟更新函数，不过在 SDK 中并没有调用这个函数。但是用户可以调用这个函数对MCU时钟进行初始化，当然 PD 层外设驱动代码也有系统时钟的初始化函数。
SystemSoftwareReset ：MCU的软件复位函数，操作的是内核 SCB 寄存器实现的MCU软件复位。

4）devices子目录的其他文件

startup.c/h ：里面实现了一个 init_data_bss() 函数，下面列出 __ARM_CC 编译器的部分代码：

/* Copy initialized data from ROM to RAM */
while (data_rom_end != data_rom)
{
    *data_ram = *data_rom;
    data_ram++;
    data_rom++;
}

/* Copy functions from ROM to RAM */
while (code_rom_end != code_rom)
{
    *code_ram = *code_rom;
    code_ram++;
    code_rom++;
}

/* Clear the zero-initialized data section */
while(bss_end != bss_start)
{
    *bss_start = 0;
    bss_start++;
}

/* Copy customsection rom to ram */
while(custom_rom_end != custom_rom)
{
    *custom_ram = *custom_rom;
    custom_rom++;
    custom_ram++;
}

/* Copy the vector table from ROM to RAM */
/* Workaround */
for (n = 0; n < (((uint32_t)(vector_table_size))/sizeof(uint32_t)); n++)
{
    vector_ram[n] = vector_rom[n];
}
/* Point the VTOR to the position of vector table */
*s_vectors[coreId] = (uint32_t) __VECTOR_RAM;

从这个代码内容可以看出，主要完成的工作是：

初始化 .data 段。其实就是把已经初始化的全局变量或者静态局部变量从 Flash 复制到 RAM 中
初始化 .code_ram 段。就是用户写的代码，声明需要在RAM中运行的代码，那么就把那部分代码从 FLASH 复制到 RAM 中。
清除 .bss 段。目的就是把初值为0的全局变量，或者静态局部变量，所占用的那一段RAM空间清0.
初始化 .custom_ram 。就是用户自定义的数据段，然后这些数据是有初始值的（初值不是0），然后把这段数据，从Flash复制到RAM中。
把外设的中断向量表从Flash复制到RAM中，并且把新的中断向量表地址赋值给CPU内部的中断向量基地址寄存器。

上面复制数据的过程中，都需要知道从哪里复制、复制到哪里去、复制的长度这3条信息。这些其实都可以通过链接文件获取到。

疑问：这里有点点疑问，为什么要把中断向量表复制到RAM？程序又没有在RAM中运行，除非程序被搬运到了RAM运行才需要重定向中断向量表吧？后面估计需要研究下启动过程才能了解清楚。

callbacks.h ：定义了全局的中断事件类型、中断回调函数类型。

/* UART 外设的事件类型定义 */
/*!
 * @brief Define the enum of the events which can trigger UART callback
 *
 * This enum should include the events for all platforms
 *
 * Implements : uart_event_t_Class
 */
typedef enum
{
    UART_EVENT_RX_FULL      = 0x00U,    /*!< Rx buffer is full */
    UART_EVENT_TX_EMPTY     = 0x01U,    /*!< Tx buffer is empty */
    UART_EVENT_END_TRANSFER = 0x02U,    /*!< The current transfer is ending */
    UART_EVENT_ERROR        = 0x03U,    /*!< An error occured during transfer */
} uart_event_t;

/* UART 外设的回调函数类型定义 */
/*!
 * @brief Callback for all peripherals which support UART features
 *
 * Implements : uart_callback_t_Class
 */
typedef void (*uart_callback_t)(void *driverState, uart_event_t event, void *userData);

可以看出每个外设的类型定义 xxx_event_t ，然后回调函数类型是 xxx_callback_t ，其中 xxx 就是外设的名称。

devassert.h ：S32 SDK 内部所有函数都使用了断言的机制，用于检查用户输入的参数是否合法。这个文件就是断言宏的定义，用户可以定义自己的断言函数，又或者使用SDK定义的默认的断言函数。
device_registers.h ：该文件包含所有系列MCU的外设头文件，然后通过定义某个芯片的宏定义，具体包含哪个芯片的头文件。
status.h ：该文件定义了全局的状态码，主要是指示外设驱动代码的API函数操作成功还是其他什么错误状态。

3.5.2 platform/drivers目录

该目录存放的就算 PD （外设驱动层）的驱动代码，包含了所有MCU外设的驱动。每个外设就是一个子文件夹。下面以edma外设为例，介绍下文件的作用。

1、edma 外设的源文件目录：

在这里插入图片描述

edma_driver.c 就是对用户开放的外设驱动层 API 函数的定义和实现，用户可以调用这些函数编写应用程序。
edma_hw_access.c/.h 文件，外设寄存器访问函数的实现。这些函数大部分都是 inline （内联函数），会被 edma_driver.c 文件实现的驱动封装函数所调用。这些函数是不对用户开放的函数。
edma_irq.c/.h 文件，这些函数都是 .s 启动文件中断向量表定义的函数，然后在这些文件实现了。这些函数的函数名一定是要和中断向量表的函数名一致的，不然发生了中断就找不到中断的入口了。函数内部调用的是 driver 层实现的中断处理函数，比如 EDMA_DRV_IRQHandler() 函数。

2、drivers/inc目录：

在这里插入图片描述