【我的stm32开发之路-实践篇-嵌入式的hello-world】原创

我的stm32开发之路-实践篇-嵌入式的hello-world

前言

俗话说，万事开头难，可能当一个想接触嵌入式的开发者实现了第一个"hello-world"时才是真正的接触到入门的门槛。本文的目标就是跨过这个开头难，配置一个基于命令行的构建系统（使用GCC ARM工具链）和openocd来编译、烧录和调试一个LED点亮的项目。

本文改造了野火开发板配套的资料（请自行到 野火官方网站 下载STM32F103ZE_霸道开发板的《野火【STM32F103开发板-霸道】资料》）的点亮LED的项目配置。本文最大特点是真正从0开始指导新手开发者不使用Keil MDK将开发板上的LED灯点亮。因为嵌入式开发都是针对特定的物理设备，如果你的硬件设备与本人不同，且也想只使用命令行进行开发，也是可以参考本文中涉及的方法的，相信会有一定的帮助。

下面是本文的开发配置：

1. 硬件： 野火stm32f103霸道v2开发板 + fileDAP（CMSIS-DAP设备）
2. 操作系统： ubuntu24.04
3. 初始工具： bash + vim
4. 基础项目： 野火【STM32F103开发板-霸道】资料/0-开机例程源码/开机测试例程_20211130/开机测试例程/GPIO输出—使用固件库点亮LED灯/12-GPIO输出—使用固件库点亮LED灯

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预备知识

术语

以下的术语有的并不会在此文中涉及，可后面自行了解。
ARM=Advanced RISC Machines
gcc=GNU compiler collectiono
gdb=GNU debugger
eabi=Embedded Application Binary Interface
openocd=Open On-Chip Debugger
CMSIS=Cortex Microcontroller Software Interface Standard CMSIS是ARM公司制定的统一软件开发框架
DAP=Debug Access Port 是硬件调试接口的具体实现，通过USB提供标准化的调试通道，支持SWD和JTAG两种协议
NXP=Next Experience
SWD=Serial Wire Debug
JTAG=Joint Test Action Group
SWDIO=Serial Wire Data Input/Output 是数据线
SWCLK＝Serial Wire Clock 是时钟线
tcl=tool command language
srst=Synchronous Reset
arst=Asynchronous Reset
TCK=Test Clock
TMS=Test Mode Select
TDI=Test Data In
TDO=Test Data Out
DP=Debug Port ARM架构的调试接口（如SWD接口）的根寄存器组，包含控制、状态和识别寄存器
IDR=Identification Register 位于DP中的寄存器，用于读取目标设备的调试接口标识（如厂商、版本号等）
BSP=Board Support Package

关键概念对比

术语	物理位置	功能描述	示例
Debugger	开发PC上	调试控制软件	OpenOCD/GDB
Probe	USB调试硬件	协议转换器	CMSIS-DAP/J-Link
On-Chip	目标处理器内部	芯片级调试硬件单元	ARM CoreSight, JTAG TAP

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开发环境搭建

安装工具链

# ARM交叉编译工具链及openocd
sudo apt install gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi gdb-multiarch openocd

物理连接（应有CMSIS-DAP设备）及检查DAP识别

DAP使用排线连接开发板，DAP使用usb连接PC，连接PC后DAP的绿灯会常亮。

通过在PC上敲入如下命令检查设备：

lsusb | grep -i "CMSIS"

从上面的输出中可获得由冒号分开的vid:pid，即vendor id和product id，这里先记录在纸上，后面会用到。

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项目组织

目录结构

目录结构请根据我如下展示的目录结构自行调整，注意注释说明，会涉及将原目录下的一些文件进行替换。注意后面的注释，非常重要。

├── Libraries # 此目录中的文件应全部在STM32的官方标准库STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0中寻找并放到对应的路径下。
│   ├── CMSIS # 核心，提供系统级支持，具有通用性。STM32 开发的核心部分
│   │   ├── core_cm3.c # ARM Cortex-M3 内核的核心支持文件。注意此文件版本在项目中有处源码bug需修改，即__STREXB和__STREXH函数里面的"=r"要改成"=&r"，否则make时会报错Error:registers may not be the same--`strexbr0,r0,[r1]'
│   │   ├── core_cm3.h
│   │   ├── startup # 包含针对不同STM32F10x型号的启动文件，注意我们的项目使用官方的startup/gcc_ride7目录而不是startup/arm目录，否则make时会报错Error: junk at end of line, first unrecognized character is `*‘等
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_cl.s
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_hd.s # 本应用使用此汇编代码文件来启动芯片
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_hd_vl.s
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_ld.s
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_ld_vl.s
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_md.s
│   │   │   ├── startup_stm32f10x_md_vl.s
│   │   │   └── startup_stm32f10x_xl.s
│   │   ├── stm32f10x.h # STM32F10x 系列微控制器的主头文件
│   │   ├── system_stm32f10x.c # 系统初始化文件，SystemInit()函数在此
│   │   └── system_stm32f10x.h
│   └── FWlib # 驱动，用于外设访问，具有通用性。S