stm32.cube（一）——系统架构及目录结构

一、前言

Arm的应用场景往往比51单片机复杂得多，如果一个高级应用的开发需要连底层的结构性代码都要重构，那么在成本和研发周期上就会面临巨大的风险。为了简化编码过程，芯片厂商经常会提供一些板卡级支持的BSP包，系统级支持的SDK包，或者芯片级支持的HAL层。对于stm32系列的芯片，意法半导体公司提供一个了cube包，它包含的内容很广泛（HAL，CMSIS，中间层，RTOS），灵活应用这个代码包将使开发过程更加高效。

stm.cube下载地址：
http://www.stmcu.com.cn/design_resources.html

二、系统架构

系统架构图

基本上整个cube的代码架构可以分成三层。底层、中间层和上层。

2.1 Level 0

底层Level0包含HAL、BSP和一些HAL的调用例子。

HAL硬件抽象层

这一层包含一些控制片内资源的库函数，比如adc、i2s。它使得寄存器含义和一些协议细节对用户透明了，HAL是行为级的代码。

比如stm32f1xx_hal_gpio.c下提供的这几个函数：

/* Exported functions --------------------------------------------------------*/ 
/* Initialization and de-initialization functions *******************************/
/** @addtogroup GPIO_Exported_Functions
  * @{
  */

/** @addtogroup GPIO_Exported_Functions_Group1
  * @{
  */
void  HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);
void  HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef  *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin);
/**
  * @}
  */

/* IO operation functions *******************************************************/
/** @addtogroup GPIO_Exported_Functions_Group2
  * @{
  */
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void          HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
void          HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void          HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin);
void          HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin);

直接调用这些函数就可以对GPIO进行各种操作而无需关心具体寄存器的值表示的GPIO属性。

BSP板卡支持包

这一层主要包含一些常用外设的功能性函数。

比如你使用了cs43l22来驱动一个扬声器，而cs43l22又受控于主芯片。在cs43l22.c中就有对它进行各种操作的函数:

/* High Layer codec functions */
uint32_t cs43l22_Init(uint16_t DeviceAddr, uint16_t OutputDevice, uint8_t Volume, uint32_t AudioFreq);
uint32_t cs43l22_ReadID(uint16_t DeviceAddr);
uint32_t cs43l22_Play(uint16_t DeviceAddr, uint16_t* pBuffer, uint16_t Size);
uint32_t cs43l22_Pause(uint16_t DeviceAddr);
uint32_t cs43l22_Resume(uint16_t DeviceAddr);
uint32_t cs43l22_Stop(uint16_t DeviceAddr, uint32_t Cmd);
uint32_t cs43l22_SetVolume(uint16_t DeviceAddr, uint8_t Volume);
uint32_t cs43l22_SetFrequency(uint16_t DeviceAddr, uint32_t AudioFreq);
uint32_t cs43l22_SetMute(uint16_t DeviceAddr, uint32_t Cmd);
uint32_t cs43l22_SetOutputMode(uint16_t DeviceAddr, uint8_t Output);

2.2 Level 1

中间层包含一些较复杂的通用协议以及调用它们的应用程序。

开源的Tcp/Ip协议栈LwIP、USB协议、FAT文件系统、FreeRtos，这些大家都很熟悉。

另外Level 1还包含STemWin，它是用来驱动一块触控液晶屏的。

Level 1和Level 0的例子都可以在相应开发板的文件目录里找到，如果懒得看函数原型而想直接调用函数，可以参考下例子。

2.3 Level 2

这一层是下两层软件运行的实时展现。

三、文件目录

目录结构图

前两个目录包含说明文档和一些图片。

Drives目录包含BSP、HAL、CMSIS。

MiddleWares目录包含上面说到的各个协议，还是RTOS。

Projects目录是标准开发板的项目例子。MDK和IAR的项目包都有，文档里gcc的也有，但是找了半天也看不到一个Makefile。

Utilities目录包含大的是烧写工具、字符点阵图等有可能用到的用具。