Szablon projektu CooCox dla STM32F4xx

Autor: Marek Skalski
Redakcja: Dondu

Do programowania 32-bitowych mikrokontrolerów opartych na rdzeniu ARM Cortex-Mx, można używać kilku środowisk. Jednym z nich jest CooCox, czyli bezpłatne oraz łatwe w konfiguracji i użytkowaniu IDE oparte na Eclipse.

Tworzenie nowego projektu w CooCox wiąże się z mało komfortową sytuacją, ponieważ:

• plik main.c jest zupełnie pusty,
• po dodaniu plików startowych, należy wykonać kilka modyfikacji ustawień w plikach, aby umożliwić prawidłową pracę uC.

Każdorazowe wykonywanie tych samych czynności jest stratą czasu. Z tego powodu pojawił się pomysł opracowania szablonu, który już na wstępie prawidłowo konfiguruje podstawowe ustawienia uC i zawiera szablon głównej pętli programu z obsługą cyklicznych przerwań od SysTick.

Do pobrania: stm32f4-discovery.zip (kopia)

W powyższym pliku znajdują się:

main.c – plik z szablonem pętli głównej

cmsis_boot – folder zawierający:

• stm32f4xx.h – plik opisujący strukturę wewnętrzną układów STM32F4xx,
• stm32f4xx_conf.h – plik zawierający ustawienia konfiguracyjne projektu,
• folder startup i plik startup_stm32f4xx.c – zawierający kluczowe ustawienia i realizujący start systemu od resetu do wejścia w funkcję main();
• stm32f4xx_it.h – plik zawierający definicje funkcji obsługi wyjątków oraz przerwań,
• stm32f4xx_it.c – plik zawierający funkcje obsługi wyjątków, przerwań oraz funkcje pomocnicze,
• board_stm32f4discovery.h – plik zawierający definicje sprzętowej struktury systemu rozwojowego,
• board.c_stm32f4discovery – plik zawierający funkcje obsługi sprzętowej systemu (konfiguracja portów I/O, inicjalizacja peryferiów, sterowniki odwołujące się do rejestrów, itp.)
• ponadto istnieją jeszcze 2 fantomy (puste pliki) o nazwach system_stm32f4xx.h, system_stm32f4xx.c. Ich obecność może być konieczna, aby uniknąć błędu podczas dodawania plików z Repozytorium. IDE zapamiętuje ilość i nazwy plików w poszczególnych folderach Repozytorium, przy pierwszej próbie tworzenia nowego projektu dla wybranego uC. Puste pliki można usunąć z drzewa i folderu projektu po ich załadowaniu z Repozytorium.

Warunkiem korzystania z szablonu przeznaczonego dla uC z rodziny STM32F4xx jest posiadanie poprawnie zainstalowanego IDE CooCox w wersji 1.7.x. W dniu pisania opisu aktualna była wersja 1.7.6.

Wymagane foldery:

• 54_M4 CMSIS Core
• 500_CMSIS BOOT

Aktualnie wersja 1.7.6 nie posiada pełnego repozytorium dla uC STM32F417IG oraz STM32F417VG.
Rozwiązaniem jest przygotowanie nowego projektu dla np.STM32F407IG, a następnie zmiana układu.

Plik main.c należy umieścić w folderze: ...\CooCox\CoIDE\Library\example (zastąpić istniejący main.c)

Folder cmsis_boot należy umieścić w folderze: ...\CooCox\CoIDE\repo\Components\500_CMSIS BOOT\src (usunąć istniejący i wkleić dołączony do szablonu)

Tworząc nowy projekt, należy:

• wybrać lokalizaję oraz wpisać nazwę projektu,
• wybrać wariant CHIP,
• wybrać uC z rodziny ST, a następnie STM32F4xx, następnie np. STM32F407VG,
• zatwierdzić wybór przez kliknięcie Finish,
• w Repozytorium (Step 3) kliknąć CMSIS BOOT w obszarze BOOT, co spowoduje dodanie do projektu folderu cmsis_boot,
• automatycznie zostanie zaznaczona linia M4 CMSIS CORE w obszarze COMMON i do projektu zostanie dodany folder cmsis.

W tym momencie projekt jest gotowy do dalszej edycji.

Kompilacja szablonu za pomocą gcc-arm-none-eabi-4_8-131204  nie może generować żadnych błędów ani ostrzeżeń

Zużycie pamięci w zależności od poziomu optymalizacji powinno wynosić:

	text	data	bss	hex	filename
Program Size @O0:	2228	4	2068	4300	Template.elf
Program Size @O1:	1748	4	2068	3820	Template.elf
Program Size @O2:	1708	4	2068	3780	Template.elf
Program Size @O3:	2672	4	2068	4744	Template.elf
Program Size @Os:	1620	4	2068	3692	Template.elf

Informacje dodatkowe

Szablon nie korzysta z SPL.
Warunkiem poprawnej pracy jest jedynie dołączenie bibliotek cmsis (obecne w CooCox) oraz pliku definicji stm32f4xx.h (zawarty w szablonie).

Wielkość stosu ustala się w 71. linii pliku startup_stm32f4xx.c:
#define STACK_SIZE

Częstotliwość kwarcu podłączonego do HSE ustala się w 86. linii pliku stm32f4xx_conf.c:
#define HSE_VALUE
HSE_VALUE zachowano ze względu na zgodność z innymi funkcjami i/lub programami, w których mogą wystąpić odwołania do tej wartości.

Częstotliwość taktowania rdzenia ustala się w 90. linii pliku stm32f4xx_conf.c:
#define FREQUENCY
Nazwa przyjęta arbitralnie.

Po skonfigurowaniu zegarów, zmienna SystemCoreClock jest inicjowana wartością odpowiadającą częstotliwości taktowania rdzenia mikrokontrolera, typowo 168 000 000.

Konfiguracja Wait States dla pamięci programu jest wywoływana w 456. linii pliku startup_stm32f4xx.c.
Konfiguracja systemu zegarów dla uC jest wywoływana w 457. linii pliku startup_stm32f4xx.c.


Struktura odwołań między plikami szablonu.

Rys.1. Struktura odwołań między plikami szablonu.

board.h	plik nagłówkowy zawierający programowy opis platformy sprzętowej (PCB)
stm32f4xx.h	zmodyfikowany plik nagłówkowy zawierający programowy opis uC z rodziny STM32F4xx
stm32f4xx_conf.h	zmodyfikowany plik nagłówkowy zawierający ustawienia projektu i sprzętu
stm32f4xx_it.h	zmodyfikowany plik nagłówkowy zawierający szablon obsługi przerwań i wyjątków
startup_stm32f4xx.c	zmodyfikowany plik zawierający ustawienia oraz funkcje uruchamiane po resecie, a przed wywołaniem funkcji main()
board.c	plik zawierający funkcje obsługi platformy sprzętowej
main.c	plik zawierający funkcję główną oraz funkcje dodatkowe programu
stm32f4xx_it.c	plik zawierający funkcje obsługi przerwań i wyjątków