rt-thread：_001STM32F429IGT BSP前期准备

基于RT-THREAD STM32F429IGT6 BSP前期准备

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硬件平台：野火STM32挑战者 MCU：STM32F429IGT6

开发工具：

1. MDK Version：5.25
2. VSCode
3. env
4. STM32CubeMX Version：5.2.1
5. rt-thread源码 Version：4.0.1

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工具获取

• MDK获取链接
• VSCode获取链接
• env工具获取链接
• STM32CubeMX获取链接
• RT-Thread源码获取链接

几点说明

1. 整个bsp的应用程序都是基于rt-thread设备驱动框架建立的，所以需要了解rt-thread设备驱动框架的请参考设备和驱动。
2. 了解env工具的使用请参考env视频教程以及env用户手册。
3. 建立BSP模版步骤比较多，但是整体并没有难度，只需要细心点、有耐心点就没有任何问题。
4. BSP模版建好之后，以后就不用再建立了，所有的应用功能，我们都会在该模版下完成。一次建立，永久享用。

下面正式开始建立BSP模版

一、复制源码BSP模版

• 第一步：
  从源码路径rt-thread\bsp\stm32\libraries\templates下复制文件夹stm32f4xx，粘贴至rt-thread\bsp\stm32目录下。
• 第二步：
  把第一步复制过来的文件夹重新命名为stm32f429-hlg-v1.0。也可以命名为其他名字。
• 第三步：
  在stm32f429-hlg-v1.0\applications目录下新建两个文件夹bsp_inc和bsp_src，以及一个main.h文件；其中bsp_inc中未来放的是用户程序的所有头文件，对应的bsp_src里面放的当然是用户程序的所有源文件。文件main.h是用来管理所有的头文件的。最终该目录下的文件结构如下图所示：

图1.applications文件夹

• 第四步：
• 复制图1里面的SConscript文件粘贴至图1下的bsp_src文件内。并修改其内容为下图所示：
  图2.bsp_src\SConscript文件

说明：主要是给env工具编译工程时的链接脚本添加用户程序的源文件及头文件路径

• 第五步：
  修改applications下的SConscript文件内容如下图所示：
  图3.applications\SConscript文件

说明：作用同上图

• 第六步：
  修改applications下的main.h文件内容如下图所示：
  图4.applications\main.h文件

说明：以后用户应用程序所有的头文件全部包含在这里面

二、STM32CubeMX生成配置代码

打开stm32f429-hlg-v1.0\board\CubeMX_Config目录下的CubeMX_Config.ioc工程。

• 第一步：
  点击下图红框选项更改芯片型号为STM32F429IGTx：
  图5.STM32CubeMX更改MCU型号

依次点击下图红框选项进行更改：

图6.STM32CubeMX更改MCU型号

• 第二步：

依次点击下图红色框选项，配置RCC。

图7.STM32CubeMX配置RCC

• 第三步：

依次点击下图红色框选项，配置SYS。

图8.STM32CubeMX配置SYS

• 第四步：

依次点击下图红色框选项，配置USART1。

图9.STM32CubeMX配置USART1

说明：BSP模版的FinSH终端默认使用USART1，因此需要先使能该串口。当然也可以根据硬件情况更改为其他串口。

• 第五步：
  依次点击下图红色框选项，配置MCU系统时钟。
  图10.STM32CubeMX配置系统时钟

其中序号2 、3分别为外部输入低速时钟、高速时钟，根据晶振实际参数填写。序号6可以直接填入系统支持的最大时钟值，STM32F429支持180MHz，所以此处填入180后直接回车，软件会自动计算各个参数。

• 第六步：
  依次根据下图说明，配置工程选项。
  

  图11.STM32CubeMX配置工程

• 第七步：
  点击下图红框选项生成配置代码。
  

  图12.STM32CubeMX生成配置代码

• 第八步：
  打开stm32f429-hlg-v1.0\board\CubeMX_Config\Src路径下的main.c文件，复制该文件里面的void SystemClock_Config(void)函数的全部内容；替换掉stm32f429-hlg-v1.0\board路径下的board.c文件里面的void SystemClock_Config(void)函数的全部内容。该函数初始化了MCU系统的时钟，如果重新利用第五步方法更改了时钟，那么需要重新替换该函数。

• 第九步：
  修改stm32f429-hlg-v1.0\board路径下的board.h文件。该文件里面定义了MCU的FLASH的起始、停止地址的宏以及大小的宏（STM32_FLASH_SIZE），RAM的起始、停止地址的宏以及大小的宏（STM32_SRAM_SIZE）。根据定义内容，我们只需要修改其大小就可以了。因为他们的起始地址操作系统里面的STM32F4模版已经给定，况且F4系列的起始地址都一样。而截至地址是根据起始地址和大小自动计算出来的。故我们根据不同的MCU型号只需要修改其FLASH和RAM的大小即可。下图为STM32F429数据手册里的内存映射图，根据该图可知FLASH和RAM的所有情况。
  
  由图知FLASH的大小为 0x2FFFFF Byte，即为
  $$2\times 16^{5}Byte=2\times 2^{20}Byte=2MB$$
  由图知RAM的大小为 0x2FFFFF Byte，即为
  $$3\times 16^{4}Byte=3\times 64\times 2^{10}Byte=192KB$$
  

  图13.STM32F429内存映射图

对应的修改board.h里面的STM32_FLASH_SIZE和STM32_SRAM_SIZE如下图所示：

图14.borad.h修改

为 BSP 添加驱动时，STM32CubeMX 工具可以快速的完成使能外设和配置管脚的工作。而外设初始化，中断配置，DMA配置等等则由 RT-Thread 提供的驱动文件来完成。也就是说，虽然 STM32CubeMX 生成了多个文件用来初始化外设，但 RT-Thread 只使用了 STM32CubeMX 生成的 stm32fxx_hal_msp.c 文件和 stm32fxx_hal_conf.h 文件。

上面的这段话在后面具体的BSP过程中就会理解。

三、修改Kconfig文件

打开stm32f429-hlg-v1.0\board路径下的Kconfig文件，该文件是使用env工具进行开启或者关闭一些功能的配置文件，根据该文件的配置情况，通过env工具开启或者关闭某些功能以后，操作系统会自动更新系统头文件rtconfig.h，该文件位于stm32f429-hlg-v1.0目录下。

在"Hardware Drivers Config"（硬件驱动配置）配置里面主要包括以下三个配置项：

1. "Onboard Peripheral Drivers"（板级外设驱动），顾名思义，这里面一般用来配置开发板上现有的外设;
2. "On-chip Peripheral Drivers"（片上外设驱动），顾名思义，这里面一般用来配置MCU内部的外设;
3. "Board extended module Drivers"（板级外扩模块的驱动），顾名思义，这里面一般用来配置外扩设备的.

需要修改的地方请看下图：

图15.Kconfig修改说明

其余的配置项里面的内容可以删掉，也可以保留，不影响。

修改后的Kconfig文件如下图所示：

图16.Kconfig修改后

说明：uart1指的是我们在UART设备里面使用串口设备的名字，就是说在这里我们用的USART1转串口功能，被注册为一个UART设备，该设备的名字是uart1。

再在Kconfig文件后面增加一个模块，我这里命名为BSP module用来配置一些我们自己增加的功能，方便env工具配置。比如后面我们添加一个led灯的bsp，就可以通过在这个模块下增加对应的led宏，方便env开启或者关闭该bsp，这样在keil工程里就会自动添加或者移除led的相关文件。

图17.增加module

四、修改编译器链接脚本

编译器链接脚本位于stm32f429-hlg-v1.0\board\linker_scripts下，共有三个：

• link.icf 为IAR的编译链接文件；
• link.lds 为GCC的编译链接文件；
• link.sct 为MDK的编译链接文件。

不管是哪一种编译链接，修改的都是MCU的内存情况，参考图13.STM32F429内存映射图进行修改：
link.icf修改情况如下图：

图18.link.icf修改后

link.lds修改情况如下图：

图19.link.lds修改后

link.sct修改情况如下图：

图20.link.sct修改后

五、修改编译器的构建脚本

修改位于stm32f429-hlg-v1.0\board目录下的SConscript文件，该文件指定了各种编译器编译时使用的芯片的启动文件和芯片型号。该BSP的芯片启动文件位于stm32f429-hlg-v1.0\board\CubeMX_Config\MDK-ARM目录下，为startup_stm32f429xx.s。

修改情况如下图：

图21.SConscript修改后

六、修改工程模板

修改IAR和keil工程模版配置的目的是方便后面每次重新生成工程以后，每次打开工程不需要重新配置。模版和工程都位于stm32f429-hlg-v1.0文件内。
关于工程和模板说明如下图：

图22.stm32f429-hlg-v1.0文件夹内容说明

打开keil5模板template.uvprojx，更改芯片型号如下图：

图23.芯片型号更改

更改下载方式如下图：

图24.下载方式更改

说明： keil4和iar模版修改类似keil5。下载方式当然也可以选择其他方式，如Jlink等，

七、env工具配置

• 第一步

在stm32f429-hlg-v1.0目录下打开env工具（切记切记是在该目录下打开env，后面所有的env操作，都得在该目录下打开才行）；输入menuconfig
回车进入Hardware Drivers Config下，可以看到如下图信息：

图25.Hardware Drivers Config

其中能够看到我们在前面添加的 BSP module 模块。

• 第二步

  进入板级外设驱动配置目录，使能USB转串口功能，如下图所示：
  按空格键出现*表示开启，无时表示关闭。
  

  图26.开启USB转串口板级外设驱动

然后按Esc键，返回至图25界面。

• 第三步

进入片上外设驱动配置目录，开启我们在Kconfig配置里面添加的GPIO片上外设和UART片上外设，如下图：

图27.开启相关片上外设驱动

进一步进入UART外设下面，确定开启对应的UART口。如下图：

图28.开启UART1

该片上外设默认被选中是因为我们在Kconfig文件里面，把该外设的默认配置方式设置为y（default y），即是默认开启的。如果想手动开启，可以把默认方式设置为n（default n）即可。

• 第四步

  一直按Esc键直至退出界面，选择Yes退出env配置，如下图：
  

  图29.退出env配置

这样我们刚刚配置相关选项在env里就保存好了。如果选得是No则放弃本次选中的配置。

八、env生成BSP模版工程

在env里面输入scons --target=mdk5则生成keil5工程，输入scons --target=mdk4则生成keil4工程，输入scons --target=iar则生成iar工程。输入scons --target=vsc则更新VSCode的头文件路径，方便我们直接用VSCode来写代码。

切记： 一定要输入生成工程指令，不然前面所有的工作在工程里并不能自动实现。

我们使用keil5打开对应的版本工程，看到工程结构如下图：

图30.keil5工程结构

九、BSP模版工程编译

到了这一步，就剩下编译了，前面的步骤到底对不对，编译一下就知道了。
编译有以下三种方法：

1. 使用keil编译；
2. 在VSCode的终端输入scons进行编译
3. 在env里面输入scons进行编译

再次提醒： 一定要在stm32f429-hlg-v1.0目录下打开env工具。

• keil打开工程编译，不是工程模板，请看图22。编译情况如下图：
  

  图30.keil编译结果

• 在env里面输入code .，这样就利用VSCode打开了工程。然后在teminal里面输入scons就可以开始编译工程了，编译结果如下图：
  

  图31.VSCode编译结果

出现红框部分代表编译成功。

• 使用env编译，在env里面输入scons，就可以开始编译，编译结果如下：
  图32.env编译结果

出现这种结果其实是编译成功了，是重复编译而已。因为在上面使用了VSCode的teminal编译，同样用的scons指令，两个调用的编译环境其实是一样的，所以这里就是重复编译，也成功了。

十、BSP模版下载验证

然后我们在main.h里面写如下代码：

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

#include 	/* 操作系统头文件 */
#include 	/* 操作系统设备头文件 */
#include 		/* 操作系统板级初始化头文件 */

/* 声明logo函数 */
static void bsp_show_logo(void);

#endif

然后我们在main.c里面写如下代码：

#include "main.h"

#define EXAMPLE_NAME	"V1.0-STM32F429IGT HLG_BSP RT-Thread"
#define EXAMPLE_DATE	"2019-6-12"
#define DEMO_VER		  "1.0"

/***************************************************************
*   函数：  int main(int argc, char *argv[])
*   参数：  int argc, char *argv[]
*   返回值：int 型  
*   功能：  主函数
*****************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{ 
	
    return RT_EOK;
}

/***************************************************************
*   函数：  static void bsp_show_logo(void)
*   参数：  无
*   返回值：无  
*   功能：  获取MCU的唯一ID号，并且显示出来，再打印一些其他信息
*****************************************************************/
static void bsp_show_logo(void)
{
    rt_uint32_t U_ID0 = 0, U_ID1 = 0, U_ID2 = 0;

    U_ID0 = *(__IO rt_uint32_t *)(0x1FFF7A10);
    U_ID1 = *(__IO rt_uint32_t *)(0x1FFF7A10 + 0x04);
    U_ID2 = *(__IO rt_uint32_t *)(0x1FFF7A10 + 0x08);
    
    rt_kprintf("\n\r");
    rt_kprintf("**************************CPU相关信息**************************\n\r");
    rt_kprintf("* CPU: STM32F429IGT, LQFP176, CoreFrequency: %d MHz\r\n", SystemCoreClock/1000000);
    rt_kprintf("* UID = %08x %08x %08x\n\r", U_ID2, U_ID1, U_ID0);
    
    rt_kprintf("**************************例程相关信息*************************\n\r");
    rt_kprintf("* DemoName   	: %s\r\n", EXAMPLE_NAME);	
    rt_kprintf("* DemoVersion   : %s\r\n", DEMO_VER);		
    rt_kprintf("* DemoDate   	: %s\r\n", EXAMPLE_DATE);	
    rt_kprintf("* STM32CubeMX	: (STM32CubeMX FW_F4 V1.24.1)\r\n");
    rt_kprintf("* \r\n");	
    rt_kprintf("* QQ    		: 358445145 \r\n");
    rt_kprintf("* Email 		: [email protected] \r\n");
    rt_kprintf("*************************************************************\n\r");

}

/* 导出bsp_show_logo至FinSH终端 */
MSH_CMD_EXPORT(bsp_show_logo, show STM32F4IGTX logo);

编译下载之后，在终端里面输入help，或者按Tab键，可以看到暂时FinSH终端支持的指令。如下图：

图34.FinSH终端

其中红色框里面的是我们刚刚导出至终端的命令。

在终端里输入bsp_show_logo回车，我们将会看到如下信息：

图35.FinSH终端logo信息

总结

到这里一个新的BSP模版就彻底的建立好了，后面我们添加的任何应用程序，无非就是在这个基础上增加一些文件而已，不用再次建立模版。最最最最大的好处是，以后我们把添加的任何应用程序，只要放入我们的bsp_src（用户源文件）和bsp_inc（用户头文件夹）文件夹里面，然后在stm32f429-hlg-v1.0\board下的Kconfig文件里设置好相应的宏，再在stm32f429-hlg-v1.0\applications下的SConscript里面添加该宏和对应的源文件，那么使用env可以非常方便的建立keil工程。简直不能再好用。

官网参考链接

RT-Thread官网
env用户手册
env构建工具
STM32 系列 BSP 制作教程