[嵌入式]STM32F429入门（八）：初识固件库

一、什么是固件库？

1. 固化到EEPROM或者是芯片的FLASH中。

2. 操作的是最底层的设备

按照我的理解就是，它就是一个封装好的函数库，跟前几次自己写库差不多。

二、CMSIS标准及库层次关系

因为基于 Cortex 系列芯片采用的内核都是相同的，区别主要为核外的片上外设的差异， 这些差异却导致软件在同内核，不同外设的芯片上移植困难。为了解决不同的芯片厂商生产的 Cortex 微控制器软件 的兼容性问题，ARM 与芯片厂商建立了 CMSIS 标准(Cortex MicroController Software Interface Standard)。 所谓 CMSIS 标准，实际是新建了一个软件抽象层。

CMSIS 标准中最主要的为 CMSIS 核心层，它包括了：

• 内核函数层：其中包含用于访问内核寄存器的名称、地址定义，主要由 ARM 公司提供。

• 设备外设访问层：提供了片上的核外外设的地址和中断定义，主要由芯片生产商提供。

可见 CMSIS 层位于硬件层与操作系统或用户层之间，提供了与芯片生产商无关的硬件抽象层，可以为接口外设、实时操作系统提供简单的处理器软件接口，屏蔽了硬件差异， 这对软件的移植是有极大的好处的。

三、固件库文件分析

打开固件库文件，我们可以看到这几个文件：

?打开Libraries--CMSIS--Device--ST，里面这个文件就是代表你所要开发的芯片的厂商，点开后点进Source--Templates，会看到很多开发环境，我们点开arm，里面就是我们启动时所需要的启动文件。

?

在CMSIS中，以上圈出的两个文件是较为重要的。

1. Include文件夹

   在 Include 文件夹中包含了 的是位于 CMSIS 标准的核内设备函数层的 Cortex-M 核通用的头文件，它们的作用是为那些采用 Cortex-M 核设计 SOC 的芯片商设计的芯片外设提供 一个进入内核的接口，定义了一些内核相关的寄存器(类似我们前面写的 stm32f4xx.h 文件， 但定义的是内核部分的寄存器)。

   我们写 STM32F4 的工程，必须用到其中的四个文件：core_cm4.h、core_cmFunc.h、 corecmInstr.h、core_cmSimd.h，其它的文件是属于其它内核的，还有几个文件是 DSP 函数 库使用的头文件。

   core_cm4.c 文件有一些与编译器相关条件编译语句，用于屏蔽不同编译器的差异。里 面包含了一些跟编译器相关的信息，如：“CC_ARM ”(本书采用的 RVMDK、KEIL)， “GNUC__ ”(GNU 编译器)、“ICC Compiler” (IAR 编译器)。这些不同的编译器对于 C 嵌入汇编或内联函数关键字的语法不一样，这段代码统一使用“ASM、INLINE”宏 来定义，而在不同的编译器下，宏自动更改到相应的值，实现了差异屏蔽。

? 较重要的是在 core_cm4.c 文件中包含了“stdint.h” 这个头文件，这是一个 ANSI C 文 件，是独立于处理器之外的，就像我们熟知的 C 语言头文件 “stdio.h” 文件一样。位于 RVMDK 这个软件的安装目录下，主要作用是提供一些类型定义。

1. /* exact-width signed integer types */
2. typedef signed 			char int8_t; 
3. typedef signed short 	int int16_t; 
4. typedef signed 			int int32_t; 
5. typedef signed 			__int64 int64_t; 
6.
7. /* exact-width unsigned integer types */
8. typedef unsigned 		char uint8_t; 
9. typedef unsigned short 	int uint16_t; 
10.typedef unsigned 		int uint32_t; 
11.typedef unsigned 		__int64 uint64_t;

这些新类型定义屏蔽了在不同芯片平台时，出现的诸如 int 的大小是 16 位，还是 32 位 的差异。

2.Device文件夹

在 Device 文件夹下的是具体芯片直接相关的文件，包含启动文件、芯片外设寄存器定义、系统时钟初始化功能的一些文件，这是由 ST 公司提供的。

• system_stm32f4xx.c 文件

这个文件包含了 STM32 芯片上电后初始化系统时钟、扩展外部存储器用的函数，例如 我们前几天提到供启动文件调用的“SystemInit”函数，用于上电后初始化时钟，该函数的 定义就存储在 system_stm32f4xx.c 文件。STM32F429 系列的芯片，调用库的这个 SystemInit 函数后，系统时钟被初始化为 180MHz，如有需要可以修改这个文件的内容，设 置成自己所需的时钟频率。

作用：初始化系统环境，配置系统时钟。

• 启动文件

  在这个目录下，还有很多文件夹，如“ARM”、“gcc_ride7”、“iar”等，这些文件 夹下包含了对应编译平台的汇编启动文件，在实际使用时要根据编译平台来选择。我们使 用的 MDK 启动文件在“ARM”文件夹中。其中的“strartup_stm32f429_439xx.s”即为 STM32F429 芯片的启动文件，工程中使用的启动文件就是从这里复制过去的。如果使用其它型号的芯片，要在此处选择对应的启动文件。

• stm32f4xx.h 文件

  stm32f4xx.h 这个文件非常重要，是一个 STM32 芯片底层相关的文件。它是我们前几次自己定义的“stm32f4xx.h”文件的完整版，包含了 STM32 中所有的外设寄存器地址和结构体类型定义，在使用到 STM32 标准库的地方都要包含这个头文件。打开后就可以看到前几次学习寄存器时所配置的地址，非常的亲切...T T

3.STM32F10x_StdPeriph_Driver 文件夹

• 打开\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver\src中的misc.c文件，这个文件是非常重要的中断文件。这个文件提供了外设对内核中的 NVIC(中断向量控制器)的访问函数，在配置中断时，我们必须把这个文件添加到工程中。

• STM32F4xx_StdPeriph_Driver 文件夹下有 inc（include 的缩写）跟 src（source 的简写） 这两个文件夹，这里的文件属于 CMSIS 之外的的、芯片片上外设部分。

• 在 src 和 inc 文件夹里的就是 ST 公司针对每个 STM32 外设而编写的库函数文件，每个 外设对应一个 .c 和 .h 后缀的文件。昨天在自己写库函数的stm32f4xx_gpio.c 及 stm32f4xx_gpio.h 文件，就属于这一类。

?

4.stm32f4xx_it.c、 stm32f4xx_conf.h 文件

打开\STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0\Project\STM32F4xx_StdPeriph_Templates，里面有stm32f4xx_it.c、stm32f4xx_it.h、stm32f4xx_conf.h这三个文件。

• stm32f4xx_it.c：编写中断服务函数。

• stm32f4xx_conf.h：使用这个配置文件根据芯片 型号增减 ST 库的外设文件，通过宏来指定芯片的型号,还可配置是否使用“断言”编译选项。

#if defined(STM32F429_439xx) || defined(STM32F446xx) || defined(STM32F469_479xx)
#include "stm32f4xx_cryp.h"
#include "stm32f4xx_hash.h"
#include "stm32f4xx_rng.h"
#include "stm32f4xx_can.h"
#include "stm32f4xx_dac.h"
#include "stm32f4xx_dcmi.h"
#include "stm32f4xx_dma2d.h"
#include "stm32f4xx_fmc.h"
#include "stm32f4xx_ltdc.h"
#include "stm32f4xx_sai.h"
#endif /* STM32F429_439xx || STM32F446xx || STM32F469_479xx */

#if defined(STM32F427_437xx)
#include "stm32f4xx_cryp.h"
#include "stm32f4xx_hash.h"
#include "stm32f4xx_rng.h"
#include "stm32f4xx_can.h"
#include "stm32f4xx_dac.h"
#include "stm32f4xx_dcmi.h"
#include "stm32f4xx_dma2d.h"
#include "stm32f4xx_fmc.h"
#include "stm32f4xx_sai.h"
#endif /* STM32F427_437xx */

?在 ST 标准库的函数中，一般会包含输入参数检查，即上述代码中的“assert_param” 宏，当参数不符合要求时，会调用“assert_failed”函数，这个函数默认是空的。 实际开发中使用断言时，先通过定义 USE_FULL_ASSERT 宏来使能断言，然后定义 “assert_failed”函数，通常我们会让它调用 printf 函数输出错误说明。使能断言后，程序运行时会检查函数的输入参数，当软件经过测试，可发布时，会取消 USE_FULL_ASSERT 宏来去掉断言功能，使程序全速运行。

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  The assert_param macro is used for function's parameters check.
  * @param  expr: If expr is false, it calls assert_failed function
  *   which reports the name of the source file and the source
  *   line number of the call that failed. 
  *   If expr is true, it returns no value.
  * @retval None
  */
  #define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t *)__FILE__, __LINE__))
/* Exported functions ------------------------------------------------------- */
  void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);
#else
  #define assert_param(expr) ((void)0)
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

#endif /* __STM32F4xx_CONF_H */

5.最后，我们按照开机的流程来理一理以上的文件：

那明天就学学如何新建固件库工程吧！?