Программирование STM32 Blue Pill с помощью Keil uVision и STM32CubeMX


Микроконтроллеры STM32 построены на основе архитектуры ARM Cortex M. В настоящее время они становятся все более популярными благодаря их высокой производительности и относительно невысокой стоимости. Ранее мы рассматривали программирование платы STM32F103C8, также известной под названием STM32 Blue Pill ("синяя таблетка") с помощью Arduino IDE как с использованием внешнего FTDI программатора, так и через USB разъем.

Программирование платы STM32 с помощью Arduino IDE достаточно простое и открывает возможность использования множества библиотек, разработанных для платформы Arduino. В этом случае вам нет необходимости глубоко погружаться в изучение архитектуры ARM. Но в этой статье мы попробуем подняться на более высокий уровень в программировании плат STM32, который позволит нам не только улучшить структуру нашего программного кода, но также сэкономить объем памяти за счет неиспользования не нужных нам библиотек.

Внешний вид проекта программирования платы STM32 Blue Pill с помощью Keil uVision и STM32CubeMX

Для этого компания STMicroelectronics разработала инструмент под названием STM32Cube MX, который автоматически формирует базовый код для нашей программы исходя из используемой платы STM32 и подключенных к ней периферийных устройств. Таким образом, у нас отпадает необходимость написания кода для основных драйверов и периферийных устройств. В дальнейшем этот автоматически сгенерированный код можно отредактировать в программной среде Keil uVision. Законченную версию программы можно загрузить в плату STM32 с помощью программатора ST-Link, разработанного компанией STMicroelectronics.

В данной статье мы рассмотрим программирование платы STM32F103C8 (Blue Pill) с помощью Keil uVision и STM32CubeMX. В качестве периферийных устройств, подключенных к плате, будут использоваться кнопка и светодиод. Сначала мы автоматически сгенерируем код программы с помощью инструмента STM32Cube MX, а затем отредактируем его в программе Keil uVision.

Необходимые компоненты

Аппаратное обеспечение

  1. Плата разработки STM32F103C8 (STM32 Blue Pill) (купить на AliExpress).
  2. Программатор ST-LINK V2 (купить на AliExpress).
  3. Кнопка.
  4. Светодиод (купить на AliExpress).
  5. Макетная плата.
  6. Соединительные провода.

Программное обеспечение

  1. Инструмент генерации кода STM32CubeMX.
  2. Keil uVision 5.
  3. Драйверы для ST-Link V2.

ST-LINK V2

ST-LINK V2 представляет собой программатор со встроенным дебаггером для микроконтроллеров STM8 и STM32. С его помощью можно также загружать программный код для нашей платы отладки STM32F103C8. Для взаимодействия с микроконтроллерами STM8 и STM32 программатор ST-LINK V2 содержит интерфейсы SWIM (single wire interface module) и JTAG/ SWD (serial wire debugging). Программатор работает через USB интерфейс и может работать с такими интегрированными средами разработки как Atollic, IAR, Keil или TASKING

Внешний вид программатора ST-LINK V2 показан на следующем рисунке.

Внешний вид программатора ST-LINK V2Показанный на рисунке программатор ST-LINK V2 поддерживает полный диапазон интерфейсов отладки SWD, который представляет собой простой 4-х проводный интерфейс и отличается хорошей стабильностью работы. Программатор ST-LINK V2 доступен во множестве цветовых решений и изготавливается из алюминиевого сплава. Для индикации режимов работы программатор содержит в своем составе светодиод синего цвета. Названия контактов подписаны на корпусе программатора.

Программатор ST-LINK V2 может подключаться к программному обеспечению Keil и с его помощью загружать код программы в микроконтроллеры STM32. Распиновка программатора ST-LINK V2 показана на следующем рисунке.

Распиновка программатора ST-LINK V2

Примечание: во время первого подключения программатора ST-LINK V2 к компьютеру необходимо установить драйверы для работы с ним, которые можно скачать по следующей ссылке. Выбирайте драйвер, подходящий для вашей операционной системы.

STM32CubeMX

Инструмент STM32CubeMX представляет собой часть экосистемы STMCube, разработанной компанией STMicroelectronics. Данный инструмент позволяет значительно облегчить разработку программного кода для микроконтроллеров STM32. STM32CubeMX включает графическую оболочку и позволяет производить формирование программного кода на языке C с помощью графических инструментов. Далее этот программный код может быть использован в различных программах: keil uVision, GCC, IAR и т.д. Скачать STM32CubeMX можно по следующей ссылке.

Особенности STM32CubeMX:

  • эффективное решающее устройство;
  • помощник синхронизации;
  • калькулятор потребляемой мощности;
  • утилиты, осуществляющие конфигурацию периферийных устройств микроконтроллера, таких как контакты GPIO, USART и т.д.
  • утилиты, осуществляющие программную конфигурацию стека протоколов TCP/IP, USB и т.д.

Схема проекта

Схема подключения светодиода, кнопки и программатора ST-LINK V2 к плате STM32F103C8 (Blue Pill) представлена на следующем рисунке.

Схема подключения светодиода, кнопки и программатора ST-LINK V2 к плате STM32F103C8 (Blue Pill)Плата STM32 Blue Pill в нашем проекте получает питание от программатора ST-LINK, который, в свою очередь, подключен к USB порту компьютера. Поэтому нам не нужно отдельно подавать питание на плату STM32 Blue Pill. Схема соединений между платой STM32F103C8 и программатором ST-LINK V2 приведена в следующей таблице.

Плата STM32F103C8 ST-LINK V2
GND GND
SWCLK SWCLK
SWDIO SWDIO
3V3 3.3V

Светодиод в нашей схеме используется для индикации нажатия кнопки. Анод светодиода подключен к контакту PC13 платы STM32 Blue Pill, а катод подключен к общему проводу (земле).

Кнопка подключена к контакту PA1 платы STM32 Blue Pill с помощью подтягивающего резистора 10 кОм.

Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующем рисунке.

Внешний вид собранной конструкции проекта

Создание и загрузка программы в плату STM32 с помощью Keil uVision и ST-Link

Выполните следующую последовательность шагов

Шаг 1. Первым делом установите все необходимые драйверы для программатора ST-LINK V2, программы STM32CubeMX и Keil uVision, а также необходимые пакеты для платы STM32F103C8.

Шаг 2. Запустите STM32CubeMX.

Шаг 3. В нем нажмите на New Project (новый проект).

Создание нового проекта STM32Cube MX

Шаг 4. После этого выполните поиск и выберите микроконтроллер STM32F103C8.

Выбор микроконтроллера STM32F103C8 в STM32Cube MX

Шаг 5. На экране появится распиновка платы STM32F103C8, на которой вы можете задать необходимую конфигурацию (режимы работы) контактов. Также вы можете выбрать контакты для подключения периферийных устройств.

Распиновка платы STM32F103C8 в программе STM32CubeMX

Шаг 6. Также вы можете нажать на один из контактов в представленной распиновке, после чего появится список контактов, в котором вы можете задать их конфигурацию.

Выбор режима работы контакта в программе STM32CubeMX

Шаг 7. Для нашего проекта мы выбрали для контакта PA1 режим работы GPIO INPUT (на ввод данных), для контакта PC13 – GPIO OUTPUT, для отладки (debug) SYS – SERIAL WIRE (к этим контактам мы будем подключать контакты ST-LINK SWCLK & SWDIO. Выбранные и сконфигурированные (selected & configured) контакты окрашиваются в зеленый цвет как показано на следующем рисунке.

Выбранные в программе STM32CubeMX режимы контактов для нашего проекта

Шаг 8. Далее под вкладкой конфигурации (Configuration tab) выберите GPIO чтобы установить конфигурацию (режимы работы) для контактов, которые мы выбрали на предыдущем шаге.

Отображение режима работы контактов в программе STM32CubeMX

Шаг 9. Затем в окне настройки конфигурации контактов (pin configuration box) мы можем настроить пользовательские метки для используемых нами контактов, то есть дать этим контактам осмысленные имена.

Настройка пользовательских меток для контактов в программе STM32CubeMX

Шаг 10. После этого выберите пункт меню Project >> Generate Code.

Запуск в программе STM32CubeMX режима генерации кода

Шаг 11. Появится диалоговое окно с настройками проекта. В этом окне вам необходимо ввести имя проекта и его местоположение, а также используемый инструментарий. Мы используем программу Keil, поэтому в качестве интегрированной среды разработки (IDE) выберите MDK-ARMv5.

Изменение настроек проекта в программе STM32CubeMX

Шаг 12. Далее под вкладкой генерации кода (Code Generator tab) выберите пункт "Copy only the necessary library files" и затем нажмите OK.

Выбор режима копирования файлов библиотек в программе STM32CubeMX

Шаг 13. Появится диалоговое окно генерации кода. Выберите Open Project чтобы автоматически открыть генерацию кода в Keil uvsion.

Открытие генерации кода в Keil uvsion

Шаг 14. Откроется инструмент Keil uVision с нашим автоматически сгенерированным кодом в STM32CubeMx и нашим введенным именем проекта с необходимыми подключенными библиотеками и кодами для контактов, работу которых мы настроили ранее.

Запуск Keil uVision с нашим автоматически сгенерированным кодом в STM32CubeMx

Шаг 15. Теперь нам необходимо настроить логику работы программы. Например, включать светодиод (контакт PC13) при нажатии кнопки (контакт PA1) и выключать светодиод при отпускании кнопки. Поэтому выберите файл main.c чтобы включить в него необходимые фрагменты кода.

Выбор редактируемого файла в Keil uVision

Шаг 16. Добавьте следующий фрагмент кода в цикл while(1).

На следующем рисунке выделено цветом куда нужно вставить наш код.

Место, куда нужно вставить наш код в Keil uVision

Шаг 17. После того, как вы завершите редактирование кода, нажмите иконку Options for Target и в открывшемся окне на вкладке отладки (debug tab) выберите ST-LINK Debugger.

Выбор ST-LINK Debugger в Keil uVision

Также нажмите на кнопку Settings (настройки) и на вкладке Flash Download выберите пункт Reset and Run, после чего нажмите ‘ok’.

Выбор опции Reset and Run в Keil uVision

Шаг 18. Затем нажмите на иконку Rebuild чтобы заново скомпилировать все наши файлы.

Перекомпиляция наших файлов в Keil uVision

Шаг 19. После этого вы можете подключить программатор ST-LINK к компьютеру и нажать на иконку DOWNLOAD или клавишу F8 чтобы загрузить в плату STM32F103C8 код программы, который мы сначала автоматически сгенерировали, а потом вручную отредактировали.

Загрузка кода программы в плату STM32F103C8 из Keil uVision

Шаг 20. Вы должны заметить индикацию загрузки программы внизу окна программы keil uVision.

Индикация загрузки кода программы в плату STM32F103C8 из Keil uVision

Для тестирования работы нашего проекта нажмите кнопку в собранной конструкции проекта, при этом светодиод должен загореться. При отпускании кнопки светодиод должен погаснуть.

Тестирование работы проекта

Исходный код программы (скетча)

Как мы уже рассматривали ранее, в автоматический сгенерированный STM32CubeMX код программы мы должны добавить следующие строчки кода (в файл main.c):

Полный получившийся у нас код программы выглядит следующим образом.

Видео, демонстрирующее работу проекта

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
251 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.