【工具使用】Keil5软件使用-进阶工程配置篇

一、概述

    本文面向已经懂得软件基本操作的职业老手，如果是未使用过该软件的小鲜肉，请移步基础篇。这里以STM32芯片为例对工具进行讲解，其他品牌的芯片在工程配置上可能存在差异。

二、软件说明

    Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。
    目前软件对中文的支持不友好，不建议安装网上的一些汉化包之类的。另外建立的工程文件路径也尽量不要存在中文，否则可能会出现一些异常。
演示版本：5.24a

三、软件使用

1、设备选择（Device）

1. 通过图中1位置的"search"框可以输入芯片名称，快速找到对应的芯片。
2. 在图中2的位置芯片结构图里也可以选择芯片，这里芯片是按厂家区分的。
3. 选择完芯片后，在图中3的位置可以查看芯片简介，一般主频、Flash、Ram大小都会在这里有所介绍。
4. 选择完芯片后，在图中4的位置，可以查看当前芯片包的版本。（有些旧的软件包可能存在Bug，最好及时更新到最新版本）

2、目标设置（Target）

• 使用RTX操作系统

    RTX(Real Time eXecutive)是ARM公司针对ARM7,ARM9,cortex-m内核推出的一款嵌入式实时操作系统。RTX的源码跟Keil-MDK绑定在一起,安装了Keil-MDK之后,可以在 Keil\ARM\RL\RTX\SRC文件夹下找到源码。
    所以在Keil上移植RTX操作系统十分方便。
    第一步此选项选择"RTX kernel"。

    第二步添加RTX系统的配置文件，配置文件在MDK的安装目录C:\Keil_v474\ARM\RL\RTX\Config下面，文件名RTX_Conf_CM.c

    注意：工程里面不能有SysTick，PendSV和SVC三个系统中断的使用，因为RTX系统要使用这三个中断。
    其他的移植事项这里就不多赘述了，如果有兴趣，可以单独出一篇RTX的移植。

• 选择编译器

    在"Code Generation"中的"ARM Compiler"下拉选项框中可以选择不同的编译器版本。选择不同编译器版本时，工程配置的一些选项会有相应的变化，这里我们一般默认选用"Use defalut compiler version 5"即可。如果是全新的工程，可以试下V6的编译器，速度更快，但缺点就是跟现在大部分主流工程不兼容，因为使用的编译器完全不一样。

• 设置晶振频率

    在Xtal（MHz）后面可以填写当前使用的开发板上芯片系统使用的晶振频率。这个只会在仿真调试中使用，如果直接用开发板在线调试，这个可以不用管。

• 跨模块优化选项

    勾选"Use Cross-Module Optimization"选择跨模块优化，此选项可在编译链接后对文件链接再进一步进行优化，从而减少一些开销。选择此功能时，可能会导致编译时间变长，但同样的可以使得编译后所使用的空间减少。

• 微库选项

    勾选"Use MicroLIB"可选择使用标准缺省库，勾选这个会导致很多库函数用不了，但换来的是节省了大量的空间。

• 硬件浮点单元（FPU）

    如果是M3、M4内核，且芯片硬件有浮点计算单元，可通过勾选"Floating Point Hardware"打开硬件浮点计算功能。

• ROM区设置

    注意这里有IROM和ROM的区别，IROM是指片内集成的ROM（上面也有一行小字写了on-chip），也就是查芯片手册上规定好的内部Flash的地址段。先讲IROM，一般选好芯片后，工程会默认有一套配置，比如现在选的STM32F302RBTx，其片上Flash是0x8000000开始，大小是128K，也就是这里的0x20000字节。这前后有两个选项，“default"可以勾选启动时是否对此段ROM空间进行初始化。而"Startup"则可以勾选当前程序是要在哪个Flash段开始启动。
    举个简单的例子，像正常的只用一段App程序的情况下，只要设置一段ROM即可，起始即为片内Flash起始地址，默认勾选"default”，也就是程序烧录时，会把此段Flash进行初始化，并且程序从此地址开始运行。那如果此时我有两段程序呢？也就是现在常用的一种方式，程序分两段，一段作为引导程序boot，另一段是实际运行的App程序，那么boot应设置在片内起始地址段，大小根据boot实际占用空间大小来定义。App接在boot地址段后面，此时"Startup"应勾选在boot段。

• RAM区设置

    注意这里有IRAM和RAM的区别，IRAM是指片内集成的RAM（上面也有一行小字写了on-chip），也就是查芯片手册上规定好的内部ram的地址段。

注：对于ROM跟RAM的设置，光靠这个界面设置并不全面，最直观的就是这里IRAM/IROM只有两段，而STM32H7B0光IRAM就有三段，根本不足以设置。所以想要设置全面，应该使用.sct文件，这个后面会讲到。

• 系统视图文件

    在"System Viewer File"选项中勾选"Use Custom File"，可以自主选择芯片的视图文件。现在国产化芯片越来越多，不同厂家芯片支持的视图可能不同。如果使用ST的芯片，这里不用改，使用默认文件即可。

3、输出设置（Output）

• 输出文件路径和输入文件名称

    在"Select Folder for Objects"里可以设置输出文件的路径，在"Name of Executable"后面可以设置输出的文件名。这个输出文件路径和文件名也是Keil工程烧录和调试获取文件的依据。
    比如这里输出路径设置为/Out，文件名为TestPro，那烧录时，Keil会去查找当前工程路径下/Out路径下是否存在TestPro.axf这个文件，有就烧录，没有就报错。如果要使用.Hex文件烧录，则文件名这里填写TestPro.Hex。

注：调试只能使用.axf文件，因为.Hex文件不带调试信息。

• 生成.Hex可执行文件

    勾选"Create HEX File"即可在编译后生成.hex文件。

• 生在.Lib封装库文件

    当需要封装模块或打包SDK包时，可以勾选"Create Library"这个选项，该选项与"Create Executable"互斥，选择生成.lib文件而不是完整的可执行.axf文件。这种一般是用于提供二次开发的软件包使用。

• 生成.bat编译执行脚本

    勾选"Create Batch File"即可在编译后生成.bat的编译执行脚本，即可以不用打开Keil工程，只需要执行编译执行脚本即可编译工程软件。

• 调试信息

    勾选"Debug Infomation"可以选择是否生成调试信息，注意去掉此勾选项时，无法打断点调试。

• 浏览信息

    勾选"Browse Infomation"可以选择是否生成浏览信息，有这个浏览信息时，可以在Keil里索引函数或变量的定义，调用等，没有这个信息就无法把这些信息关联起来。如果不用Keil作为代码编辑器的小伙伴，去掉这个勾选项，可以减少编译的时间。

4、生成列表设置（Listing）

• 设置链接文件输出路径

Select Folder for Listings…：选择列表文件的输出路径。
Page Width：定义列表文件每行字符数量。
Page Length：定义列表文件每页字符数量。
这两个基本都用不着，按默认设置即可。

• 生成链接文件

Assembler Listing: .\Listings*.lst：为汇编源文件创建列表文件，对应产生源文件名.lst 的文件。
Cross Reference：列出有关符号的交叉引用信息，包括它们的定义位置以及宏的内部和外部的使用位置。

• 生成过程文件

C Compiler Listing: .\Listings*.txt：为 C 源文件创建列表文件，对应产生 源文件名.txt 的文件 和 源文件名.lst 的文件。
C Preprocessor Listing: .\Listings*.i：指示编译器生成预处理文件。 宏调用将被展开并且注释将被删除 对应产生 源文件名.i 的文件。

• 生成Map文件

Linker Listing: .\Listings\TestPro.map：主要是用来生成代码详细信息的map文件，用于后面的代码分析。这里面有选项建议全部勾选上。
Memory Map：包含一个内存映射，其中包含镜像中每个加载区，执行区和输入节的地址和大小，包括调试和链接器生成的输入节。
Callgraph：以HTML格式创建函数的静态调用图文件。调用图给出了镜像中所有函数的定义和参考信息。
Symbols：列出本地，全局和链接器生成的符号以及符号值。
Cross Reference：列出输入节之间的所有交叉引用。
Size Info：给出镜像中每个输入对象和库成员的代码和数据（RO数据，RW数据，ZI数据和调试数据）大小的列表。
Totals Info：提供输入对象和库的代码和数据（RO数据，RW数据，ZI数据和调试数据）大小的总和。
Unused Sections Info：列出从镜像中删除的所有未使用的部分。
Veneers Info：提供链接器生成的Thumb/ARM胶合代码的详细信息。

5、用户选项（User）

• 编译前后执行脚本设置

Before Compile C/C++ File：编辑文件之前
Before Build/Rebuild：编译工程之前
After Build/Rebuild：编译工程之后

    一般编译完会生成.axf文件，如果要生成.bin文件，可以在编译后调用keil安装路径下/ARM/ARMCC/bin/fromelf.exe这个工具，提取.axf文件里的.bin文件。为了把这个操作集成在Keil里，这里可以在"After Build/Rebuild"下面的"Run #1"里添加

$K/ARM/ARMCC/bin/fromelf --bin -o "[email protected]" "!L"

    勾选前面的选项框就可以在编译后执行。有时候如果不想执行该命令，可以把勾选去掉。
另外"Before Compile C/C++ File"和"Before Build/Rebuild"这两个也同理，只是执行脚本命令的时间不同而已，这个根据实际想要的效果来定。因为这里只有两个选项，所以如果要执行的脚本有很多，建议自己在外面写个批处理调用其他脚本，然后这里只调用那个批处理即可。
常用的几个语法如下：
$：扩展为指定文件的路径名
@ ：表示 Output -> Name of Exectable:定义的工程名，比如test1
!：表示当前目录下的扩展路径
!L：表示编译(Build)后，就是 .\obj\xx.axf文件
K：keil develop chaintool 工具链（fromelf.exe）
L：Linker output file，比如工程名为test1，L.bin 编译后，生成的就是最终的test1.bin文件
$K：表示当前Keil安装的根目录
$L：是指axf的文件路径，不含文件名。
@L：是指axf的文件名，不含axf的后缀。

需要知道所有用法的，可以参考官方手册http://www.keil.com/support/man/docs/uv4/uv4_ut_keysequence.htm

Run “After Build” conditionally：After Build/Rebuild的执行条件。没整明白这个有什么用
Beep When Complete：编译完成发出声音。勾选时在编译完成时会响一下。
Start Debugging：启动调试程序。没整明白这个有什么用

6、C/C++设置（C/C++）

• 预处理符号（PreProcessor Symbols）

Define：用于做一些工程全局宏定义。

注：在这里修改宏定义时，需要全编译才可生效，局部编译是不生效的哦

• 语言/代码规则设置

Execute-only Code：只生成执行代码,生成执行代码防止编译器生成任何数据访问代码部分。
Optimization：优化等级，这个会比较常用，当项目工程较大，对芯片空间比较吃紧时，可以考虑提升优化等级。ST的芯片这里有0~3，4个等级可选。
-O0应用最小优化：
大多数优化都被关闭，生成的代码具有最佳的调试视图。
-O1应用受限优化：
例如，删除未使用的内联函数和未使用的静态函数。在这个优化级别，编译器还应用自动优化，例如删除冗余代码和重新排序指令以避免互锁情况。生成的代码经过合理优化，具有良好的调试视图。
-O2应用高优化（这是默认设置）：
在此级别应用的优化利用了ARM对处理器体系结构的深入了解，利用给定目标的特定于处理器的行为。它生成优化良好的代码，但有限调试视图。
-O3应用最积极的优化：
优化符合用户的-Ospace / -Otime选择。默认情况下，多文件编译时启用，这会导致更长的编译时间，但会提供最高级别的优化。
目前就使用经验来看，优化等级2节省的空间最多，具体原理还没去细究。

注：提升优化等级后，对代码的规范严格度提升，调试的友好程度会降低，请适当使用。

Optimize for Time：按时间性能优化，一般对代码执行时间比较敏感的，可以勾选这个选项，但勾选后为了提升时间性能，编译后可能会增加一部分空间占用。（鱼与熊掌不可兼得呀）

Split Load and Store Multiple：加载和储存多个分裂；非对其数据采用多次访问方式，当LMD/STM指令有4个以上产生时，则分裂LMD和指令，以减小中断延迟。

One ELF Section per Function：优化每一段函数ELF段(建议都勾选)；每个函数都会产生一个ELF段，勾选该功能允许优化每个ELF，可以减少潜在的共享地址、数据和函数之间的字符串；直白说就是可以减少代码量ROM的大小(内存RAM不会减少)

Strict ANSI C：标准(严格)的ANSI C；即编译时严格按照标准的ANSI C进行检查。为了养成良好的编程习惯，写出更具移植性的代码，建议勾选。

Enum Container always int：枚举时成员变量总为int型。如果空间吃紧，这里就不建议勾选了。

Plain Char is Signed（看情况选择）：字符类型为有符号变量。这个不得不说曾经踩过的坑，原本有个项目，从C51平台移植到ST的平台，发现怎么跑都不对劲，后面发现代码里很多8位的变量定义用的是char，在C51平台编译器编译成无符号类型，到ST平台就变成有符号类型。所以很多教材里说signed这个关键字可以省略，不适用于所有情况。为了可移植性，最好都写上，或者IDE里有类似这种选项时，要多留个心眼。

Read-Only Position Independent：为常量生成独立的代码空间；比如我们可以将字库变量定义为常量，勾选该功能后会将这些字库变量放在独立的代码空间中。

Read-Write Position Independent：为可读写代码生成独立的代码空间。

Warnings（建议All Warnings）：No Warning：不会有警告提示和输出；All Warnings：所有警告提示和输出。建议选All Warnings，很多告警都不是空穴来风，检查下好点。

Thumb Mode(注意：在工程中该模式为默认，即无法选择)：Thumb模式；指定设置文件或文件夹(组)为Thumb模式。

No Auto Includes（一般不勾选）：不自动添加头文件；不勾选该项则编译器会在Keil安装路径下寻找工程中的 .h 文件。如果使用了标准库，勾选后Keil只会在工程路径下找库函数的头文件，如果没自己加进来一般是找不到的。

C99 Mode（看情况选择）：C99模式，勾选选择启用C99标准，如不勾选，则按C89标准来。为了高移植性，不建议勾选。

• 环境设置及配置

Include Paths：包含路径，Keil编译时查找头文件，除了Keil本身安装路径下和自身工程路径，还有一个就是这里添加的路径。

Misc Controls：多功能控件，比如这里添加–gnu，可以使用gnu编程规范。

Compiler control string：编译器控制字符串，这个只是用来看当前的一些编译器设置，通过上面不同的勾选设置，这里会有不同的显示。如果没有Keil这种界面化工具，自己想要给编译器设置，就可以使用该窗口中的这些指令。

7、汇编设置（Asm）

这一部分基本可以参考上文C/C++的设置，只不是这里是对汇编进行设置。

Conditional Assembly Control Symbols（有条件的装配控制符号）
Define：定义，指定汇编条件。

Language/Code Generation（语言代码生成）
Read-Only Position Independent：为常量生成独立的代码空间。
Read-Write Position Independent：为可读写代码生成独立的代码空间。
Thurmb Mode：Thumb模式；指定设置文件或文件夹(组)为Thumb模式。
No Warnings：无警告，勾选后不会有warning警告提示。
Split Load and Store Multiple：加载和存储多个分裂。
Execute-only Code：只生成执行代码。
No Auto Includes：不自动添加头文件（一般不勾选）。
Include Paths：头文件包含路径。
Misc Controls：多功能控件。
Assembler control string：编译器控制字符串。

8、链接设置（Linker）

Use Memory Layout from Target Dialog：使用分散文件加载对话框Target页面，这个需要配置"Scatter File"一起使用。当勾选时，其ROM和RAM的设置使用的是前文提到的Target里ROM、RAM的设置。当不勾选时，需要在Scatter File里打开对应的sct文件进行编辑。

Make RW Sections Position Independent：使RW段独立。
启用时：变量区域（包含RW和ZI）具有独立地址。
禁用时：变量区域（包含RW和ZI）位于绝对的内存地址。
Make RO Sections Position Independent：使RO段独立。
启用时：常量和代码区域（RO）具有独立地址。
禁用时：常量和代码区域（RO）位于绝对的内存地址。

一般这两项都是禁用状态，即程序所有编译出来的函数、变量等，都使用绝对地址，在Map文件中查看到的都是一个绝对地址，烧入板子中即可使用。那什么时候会把它开启呢？当有需要用到多个App，且App起始地址不固定时，就要使用此功能了。这个有兴趣可以单独开一篇详细讨论下。

Don’t Search Standard Libraries：不搜索标准库。

Report ‘might fail’ Conditions as Errors：报告’might fail’条件认为是错误。

X/O Base：X/O基地址
R/O Base：R/O基地址
R/W Base：R/W基地址
disable Warnings：禁止告警命令

Misc controls：多功能控件。
Linker control string：链接器控制字符串。

9、调试设置（Debug）

通过单选"Use Simulator"和"Use XXX"选择是用模拟仿真还是在线仿真

1. 在线仿真

Use ST-Link Debugger：选择烧录器类型

• 启动位置设置

Load Application at Startup：从启动文件开始加载。不勾选时，在进入调试时，不会重新从启动开始执行，但不勾选时，需要手动添加.ini文件，把.axf的调试信息放到Keil里，不然进入调试时无法打断点，也无法追踪到当前程序位置。这点在网上查“如何不复位进入调试”很多会提到这个勾选项，但很少有提及这个.ini的事情，有也是一带而过。

Initlalization File：初始化文件，承接上文，只要新建一个XXX.ini文件（文件名随意），点击…按钮，添加该文件，点旁边的"Edit"按钮，在文件中添加 “LOAD %L INCREMENTAL” 这一句即可。

LOAD %L INCREMENTAL

Run to main()：跑进main函数，进入调试后，会在main里停止，相当于是在main的第一行打了第一个断点。如果不勾选时，一进入调试就全速跑。

• 复位调试会话设置（Restore Debug Session Settings）

使用上一次调试过程对Breakpoints，Watchpoints，Memory Display和Toolbox（如果这些项被选中的话）
Breakpoints：断点。
Watch Windows：变量调试窗口。
Memory Display：查看内存的窗口。
Toolbox：工具栏。
System Viewer：系统视图。

• 动态库设置

Driver DLL：驱动动态库文件，后面Parameter是其对应参数。
Dialog DLL：会话框动态库文件，后面Parameter是其对应参数。
这些是仿真的时候需要用到的动态库，一般不用修改，使用默认值就行，这些动态库在Keil的安装路径下了可以找得到。

• Settings：设置，对选择的烧录器进行设置。这里以ST-Link为例（不同烧录器设置界面不同）。

Debug：调试选项栏

• 调试适配器（Debug Adapter）

Unit：当前连接的烧录器设备，当同时连有多个设备时，这里可以切换选择。如果这里没有可选设备，说明当前电脑未识别到烧录器设备。
Serial：设备
Version FW：固件版本
HW：硬件版本号

• 目标通信（Target Com）

Port ：端口类型，可以选择SW或JTAG接口，如果用的是Nucleo开发板，这里选SW接口。
Clock：时钟设置，可以设置调试的速度。
Req：请求频率
Selected：实际频率

• 调试设置（Debug）

连接跟复位设置（Connect & Reset Options）
Connect：连接设置，Normal
Reset：复位设置
Reset after Connect：连接后复位，不勾选时可以在进入调试时不中断当前设备运行。
缓存设置（Cache Options）
Cache Code：缓存代码，通知调试器已经下载的程序代码不会改变，选中的话uVision将不会从目标系统读取程序代码。
Cache Memory：缓存内存，决定调试程序期间程序停止运行的时候，是否更新存储器显示。
下载设置(Download Options)
Verify Code Download：下载时检验代码。比较目标存储器和调试器上的应用程序的内容。
Download to Flash：下载至Flash。将代码下载到所有的存储器区域，如果不选中，调试器不会把代码下载到Flash Download Setup中指定的存储器地址范围。

• 实际SW连接的设备（SW Device）

SWDIO：通过SWD接口连接的设备列表，其中IDCODE为连接的设备ID，Device Name为连接的设备名称。如果当前烧录器跟芯片之间没有正常连接，此处不显示设备名称。

Trace：追踪选项栏

Core Clock：核心时钟频率。设置跟当前板子相同的时钟频率，可以在调试时按实际运行时间进行追踪调试。
Trace Enable：使能追踪功能。

Flash Download：Flash下载选项栏

1. 下载动作设置（Download Function）

Erase Full Chip：擦除整片
Erase Sectors：擦除部分
Do not Erase：不擦除
勾选Erase Full Chip时，每次下载时，都会对整片Flash进行擦除操作。勾选Erase Sectors时，下载时只会擦除使用到的扇区。勾选Do not Erase时，则下载时不擦除原本代码。
Program：烧录
Verify：校验
Reset and Run：复位并运行
勾选Program时，下载时才会把代码写入Flash，否则不写入。勾选Verify时，则在烧录代码后，对代码进行校验。某些场合下不能检验，比如代码段跟数据段分开下载，代码里不包含数据部分，而工程里配置的代码段又包含数据段时，此时如果进行校验，可能会因为数据内容不一致导致校验失败。勾选Reset and Run时，则在下载完成后立即复位运行代码，不勾选时则需要手动复位运行。

2. 烧录算法

RAM for Algorithm：给烧录算法的RAM空间，Start和Size分别设置对应Ram空间的起始地址和大小，这个一般选择完芯片后按默认就行，不用修改，如果有需要直接烧写的片外Flash的，可能需要自己写烧写算法的，此时就需要关注这个Ram空间是否容得下自己编写的烧录算法大小，需要做适当的调整。

Programming Algorithm：烧录算法选择，一般选择完芯片后，这里都会自动选择对应的烧录算法，如果不显示则需要手动添加，不然会导致烧录失败。如果是使用国产芯片，也需要手动添加烧录算法。添加方式很简单，把对应的算法文件（后缀是FLM）放到Keil安装根目录Keil_v5/ARM/Flash路径下，点Add按钮，选择对应的文件即可。

2. 离线模拟仿真

    基本设置跟在线是一样的，多了一个"Limit Speed to Real-Time"的选项，意思是把速度限制到实际时间。但Keil怎么知道实际速度是怎么样的呢？所以这里还需要设置一个运行频率，即前文说到，在Target里有个频率设置。勾选此选项后，在离线仿真时，代码执行速度就是按设定的运行频率来跑，接近实际板子的速度。如果不勾选，那就直接起飞了（按电脑频率来跑，有多快跑多快）。

10、实用程序（Utilities）

• 配置FLASH菜单命名（Configure Flash Menu Command）

Use Target Driver for Flash Programming：使用跟调试一致的烧录器进行Flash下载。
Use Debug Driver：使用调试设备，即下载和调试使用同一种烧录器设备。
Update Target before Debugging：在调试前更新代码，勾选后一般是只有在刚打开工程或编译后，第一次进入调试时，会把当前代码烧录进目标板再进行调试。不勾选则进入调试时不更新代码。

Use External Tool for Flash Programming：使用第三方的工具进行Flash下载。
Command：要使用的Flash烧写工具的命令文件（通常是一个.exe文件）。
Arguments：传递给Flash烧写工具的参数。
Run Independent：当选中的时候，uVision不等待Flash烧写完成。不选中的时候uVision要等待Flash烧写完成并且在输出窗口显示烧写结果。

• 配置图像文件的处理（Configure Image File Processing(FCARM)）

通过在编译过程中调用FCARM，输入配置映像文件处理(FCARM)的选项。这将把镜像文件转换成c源代码。其中Output File为输出的c文件名，Add Output File to Group这个默认不需要修改，Image Files Root Folder填写需要转换的镜像文件

四、注意事项

1. 部分工程配置后差异化编译是不会识别进去的，需要全编译才能生效，所以改了工程配置后，建议都全编译一下。
2. 使用sct文件的情况下，需要注意sct文件和前面ROM、RAM配置二者选一，通过"Use Memory Layout from Target Dialog"勾选是否使用sct文件。（不勾选时使用sct文件）。

五、相关知识

    STM32、RTX、FPU、SVD、Hex、Bin、axf、Lib、sct、烧录算法、启动文件、Map文件。
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