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4.1.2.1新建工程

4.1.2.3硬件调试配置

Cortex-M的开发环境有很多种，可以使用集成开发环境(IED)，比如Keil，IAR等；也可使用GCC，使用GCC编译需要编写Makefile，比较麻烦，但是该方式能深入理解编译过程。另外ST开发了很多工具，也有自己的IDE，笔者不打算使用，但是笔者会使用STM32CubeMX软件开发STM32，这部分将在下一章讲解，本文将基于Keil和GCC开发，关于开发环境的搭建请参看上一章，笔者这里就不在赘述了。

笔者本文将以STM32为例，为了方便学习，笔者也会给出GD32和CH32的实例，请自行获取学习。
笔者使用的开发板是STM32F103ZET6。

4.1 Keil新建工程与配置

4.1.1文件准备

1.新建文件夹

新建STM32_Project目录，在STM32_Project文件夹下，我们新建7个文件夹，分别为CMSIS、FWLib、Listing、Output、Project、Readme、User。CMSIS 用来存放库为我们自带的启动文件和一些 Cortex-M系列的通用文件，CMSIS文件里存放的文件适合任何Cortex-M内核的单片机，CMSIS 的缩写为：Cortex Microcontroller Software Interface Standard，是 ARM Cortex 微控制器软件接口标准，是 ARM 公司为芯片厂商提供的一套通用的且独立于芯片厂商的处理器软件接口；FWlib 用来存放芯片厂家的库文件里面的 inc 和 src 这两个文件，这两个文件包含了芯片上的所有驱动。Listing 用来存放一些编译过程中产生的文件。Output用来保存软件编译后输出的文件。User用来存放工程文件和用户代码，包括主函数main.c。另外，再把文件名为keilkilll的文件放到STM32_Project文件夹用来清除不必要的文件。新建文件夹如下图所示：

2.添加文件

在STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0目录下

 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver 的 inc 跟 src 这两个文件夹拷贝到 STM32_Project\FWlib 文件夹中。

 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\arm 的全部文件拷贝到 STM32_Project\CMSIS\startup（需先在 CMSIS 新建好 startup 文件夹）文件夹下。这些是用汇编写的启动文件。开发板用的 CPU 是 STM32F103ZE，V表示100脚，E = 512K字节的闪存存储器；其中 512KFlash，属于大容量的，所以等下我们把startup_stm32f10x_hd.s添加到我们的工程中。根据 ST 的官方资料：Flash 在 16 ~32 Kbytes 为小容量，64 ~128 Kbytes为中容量，256 ~512 Kbytes为大容量，不同大小的 Flash 对应的启动文件不一样，这点要注意。

STM32 各类产品对应的启动文件后缀名含义。

 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport 的 core_cm3.c 和 core_cm3.h 也拷贝到 STM32_Project\CMSIS 文件夹下。

 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x 的stm32f10x.h、system_stm32f10x.c、system_stm32f10x.h拷贝到STM32_Project\CMSIS 文件夹下。

 STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template下的 main.c、stm32f10x_conf.h、 stm32f10x_it.h、 stm32f10x_it.c 、system_stm32f10x.c 拷贝到STM32_Project\User目录下，再在STM32_Project\User目录下新建YS_STM32，其中YS_STM32用来存放用户自定义文件。

4.1.2新建的MDK 工程

4.1.2.1新建工程

1.新建工程

启动Keil 5软件，在工具栏 Project->New μVision Project…新建我们的工程文件，我们将新建的工程文件保存在STM32_Project\Project文件夹下，文件名取为YS_STM32，名字可以随便取，点击保存。

2.选择芯片
新建工程后，会弹出窗口，这让我们选择片型号，我们用的芯片是 ST 公司的STM32F103ZE，有64K SRAM，512K Flash，属于高集成度的芯片。按如下选择即可。

接下来会弹出工程管理器，这里可以选择启动文件和CMSIS，这里就不选择了，我们这里用的是 ST 的库，库文件里面也自带了这一份启动代码，所以为了保持库的完整性，我们就不需要开发环境为我们自带的启动代码了，稍后我们自己手动添加。

3.工程管理
点击Keil的文件管理器，将 Target 改为 YS_STM32（不改也行），新建五个组，分别命名为STARTUP、FWlib、CMSIS、USER、Readme。STARTUP 从名字就可以看得出我们是用它来放我们的启动代码的，FWlib 用来存放库文件，CMSIS 用来存放 M系列单片机通用的文件，USER用来存放用户自定义的应用程序，Readme存放工程文档。然后添加相应文件。

修改main.c的代码。

/**
  ******************************************************************************
  * @file                main.c
  * @author              BruceOu
  * @lib version         V3.5.0
  * @version             V1.0
  * @date                2021-02-06
  * @blog                https://blog.bruceou.cn/
  * @Official Accounts   嵌入式实验楼
  * @brief               STM32F103ZET6工程模板
  ******************************************************************************
  */
/* Includes*********************************************************************/
#include "./LED/stm32f103_led.h"

/*延时函数*/
void Delay(u32 xms); 

/**
  * @brief     主函数
  * @param     None
  * @retval    int
  */
int main(void)
{   
    /* LED 初始化 */
    LED_GPIO_Config();   

    while(1)
    {
        // ODR GPIOB
        // 15 14 13 12     11 10 9 8    7 6 5 4    3 2 1 0
        // 0  0  0  0      0  0  0 0    0 0 0 0    0 0 0 0 (复位值)
        // 1  1  1  1      1  1  1 1    1 1 1 1    1 1 1 0
        GPIOB->ODR = 0XFFFE;         //低电平,GPIOB0(LED1)灯灭
        Delay(0x4FFFFF);
        GPIOB->ODR = 0XFFFF;     //高电平,GPIOB0(LED1)灯亮

        Delay(0x4FFFFF); 
    }
}

/**
  * @brief  延时函数
  * @param  
            xms 延时长度
  * @retval None
  */
void Delay( u32 xms)    
{
    //for(; nCount != 0; nCount--);（方法一）
    while(xms--);//（方法二）
}

/**********************************END OF FILE*******************************/

为了方便观察现象，这里写了个控制LED的实例，具体如何配置将在后文详细，当然啦，如果有一定基础，直接根据自己的板子修改GPIO的即可。

4.1.2.2配置 MDK 的配置选项

点击工具栏中的魔术棒按钮

在弹出来的窗口中选中Output点击 Select Folder for Objects… 设置编译后输出文件保存的位置(放在STM32_Project\Output文件夹下)。同时把 Create HEX File 和 Browse information 这两个选项框也选上。

同样在 Listing 这个选项卡中，我们也点击 Select Folder listings…定位到模板中的 Listing 文件夹。
在C/C++选项卡，在 Define 里面输入添加 USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F10X_HD。添加 USE_STDPERIPH_DRIVER 是为了屏蔽编译器的默认搜索路径，转而使用我们添加到工程中的 ST 的库，添加 STM32F10X_HD 是因为我们用的芯片是大容量的，添加了STM32F10X_HD 这个宏之后，库文件里面为大容量定义的寄存器我们就可以用了。芯片是小或中容量的时候宏要换成STM32F10X_LD 或者 STM32F10X_MD。其实不管是什么容量的，我们只要添加上STM32F10X_HD 这个宏即可，当你用小或者中容量的芯片时，那些为大容量定义的寄存器我不去访问就是了，反正也访问不了，关于这两个宏的详细解释参看后文的小贴士。在 Include Paths 栏点击，在这里添加库文件的搜索路径，这样就可以屏蔽掉默认的搜索路径。

4.1.2.3硬件调试配置

接着以上操作，这个工程默认的是软件仿真，如果开发板要用 J-LINK (ST-LINK同理)调试的话，还需要在开发环境中做如下修改。实际上，我们开发程序的时候 80%都是在硬件上调试的。

然后设置下Port。

一般都是SW接口，到此，常用的配置就完成了。

最后再来编译下。

出现一下信息表示编译通过。

接下来就是可进行程序烧写和验证了。
当然啦，能下载的前提是需要安装J-link等设备，也是可以使用其他下载方式，后面的章节会详细描述。

4.2 GCC环境新建工程与配置

笔者已经在《STM32开发环境搭建》系列文章详细介绍了该方式，但是笔者使用STM32CubeMX生成的工程，Makefile也是STM32CubeMX生成的，笔者接下来要介绍如何在标准库的基础上使用GCC开发。

在Keil工程的基础上删除Listing、Output、Project目录，在顶层目录添加Makefile和链接文件STM32F103ZETx_FLASH.ld。

Makefile

##########################################################################################################################
# File automatically-generated by tool: [projectgenerator] version: [3.15.2] date: [Fri Apr 08 20:05:41 CST 2022]
##########################################################################################################################

# ------------------------------------------------
# Generic Makefile (based on gcc)
#
# ChangeLog :
#   2022-04-08 - first version
# ------------------------------------------------

######################################
# target
######################################
TARGET = YS_STM32

######################################
# building variables
######################################
# debug build?
DEBUG = 1
# optimization
OPT = -O0

#######################################
# paths
#######################################
# Build path
BUILD_DIR = build

######################################
# source
######################################
# C sources
C_SOURCES =  \
CMSIS/system_stm32f10x.c \
User/main.c \
User/stm32f10x_it.c \
FWLib/src/stm32f10x_rcc.c \
FWLib/src/stm32f10x_gpio.c \
User/YS_STM32/LED/stm32f103_led.c

# ASM sources
ASM_SOURCES =  \
CMSIS/startup/startup_stm32f10x_hd.s

#######################################
# binaries
#######################################
PREFIX = arm-none-eabi-
# The gcc compiler bin path can be either defined in make command via GCC_PATH variable (> make GCC_PATH=xxx)
# either it can be added to the PATH environment variable.
ifdef GCC_PATH
CC = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)gcc
AS = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
CP = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)objcopy
SZ = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)size
else
CC = $(PREFIX)gcc
AS = $(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
CP = $(PREFIX)objcopy
SZ = $(PREFIX)size
endif
HEX = $(CP) -O ihex
BIN = $(CP) -O binary -S

#######################################
# CFLAGS
#######################################
# cpu
CPU = -mcpu=cortex-m3

# fpu
# NONE for Cortex-M0/M0+/M3

# float-abi

# mcu
MCU = $(CPU) -mthumb $(FPU) $(FLOAT-ABI)

# macros for gcc
# AS defines
AS_DEFS = 

# C defines
C_DEFS =  \
-DUSE_STDPERIPH_DRIVER \
-DSTM32F10X_HD

# AS includes
AS_INCLUDES = 

# C includes
C_INCLUDES =  \
-ICMSIS \
-IFWLib/inc \
-IUser \
-IUser/YS_STM32

# compile gcc flags
ASFLAGS = $(MCU) $(AS_DEFS) $(AS_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections

CFLAGS = $(MCU) $(C_DEFS) $(C_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections

ifeq ($(DEBUG), 1)
CFLAGS += -g -gdwarf-2
endif

# Generate dependency information
CFLAGS += -MMD -MP -MF"$(@:%.o=%.d)"

#######################################
# LDFLAGS
#######################################
# link script
LDSCRIPT = STM32F103ZETx_FLASH.ld

# libraries
LIBS = -lc -lm -lnosys 
LIBDIR = 
LDFLAGS = $(MCU) -specs=nano.specs -T$(LDSCRIPT) $(LIBDIR) $(LIBS) -Wl,-Map=$(BUILD_DIR)/$(TARGET).map,--cref -Wl,--gc-sections

# default action: build all
all: $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf $(BUILD_DIR)/$(TARGET).hex $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin

#######################################
# build the application
#######################################
# list of objects
OBJECTS = $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(C_SOURCES:.c=.o)))
vpath %.c $(sort $(dir $(C_SOURCES)))
# list of ASM program objects
OBJECTS += $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(ASM_SOURCES:.s=.o)))
vpath %.s $(sort $(dir $(ASM_SOURCES)))

$(BUILD_DIR)/%.o: %.c Makefile | $(BUILD_DIR) 
    $(CC) -c $(CFLAGS) -Wa,-a,-ad,-alms=$(BUILD_DIR)/$(notdir $(<:.c=.lst)) $< -o $@

$(BUILD_DIR)/%.o: %.s Makefile | $(BUILD_DIR)
    $(AS) -c $(CFLAGS) $< -o $@

$(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf: $(OBJECTS) Makefile
    $(CC) $(OBJECTS) $(LDFLAGS) -o $@
    $(SZ) $@

$(BUILD_DIR)/%.hex: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
    $(HEX) $< $@

$(BUILD_DIR)/%.bin: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
    $(BIN) $< $@ 

$(BUILD_DIR):
    mkdir $@        

#######################################
# clean up
#######################################
clean:
    -rm -fR $(BUILD_DIR)

#######################################
# dependencies
#######################################
-include $(wildcard $(BUILD_DIR)/*.d)

# *** EOF ***

STM32F103ZETx_FLASH.ld

/*
******************************************************************************
**

**  File        : LinkerScript.ld
**
**
**  Abstract    : Linker script for STM32F103ZETx series
**                512Kbytes FLASH and 64Kbytes RAM
**
**                Set heap size, stack size and stack location according
**                to application requirements.
**
**                Set memory bank area and size if external memory is used.
**
**  Target      : STMicroelectronics STM32
**
**  Distribution: The file is distributed “as is,” without any warranty
**                of any kind.
**
*****************************************************************************
*/

/* Entry Point */
ENTRY(Reset_Handler)

/* Highest address of the user mode stack */
_estack = 0x20010000;    /* end of RAM */
/* Generate a link error if heap and stack don't fit into RAM */
_Min_Heap_Size = 0x200;      /* required amount of heap  */
_Min_Stack_Size = 0x400; /* required amount of stack */

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 512K
}

/* Define output sections */
SECTIONS
{
  /* The startup code goes first into FLASH */
  .isr_vector :
  {
    . = ALIGN(4);
    KEEP(*(.isr_vector)) /* Startup code */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  /* The program code and other data goes into FLASH */
  .text :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.text)           /* .text sections (code) */
    *(.text*)          /* .text* sections (code) */
    *(.glue_7)         /* glue arm to thumb code */
    *(.glue_7t)        /* glue thumb to arm code */
    *(.eh_frame)

    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;        /* define a global symbols at end of code */
  } >FLASH

  /* Constant data goes into FLASH */
  .rodata :
  {
    . = ALIGN(4);
    *(.rodata)         /* .rodata sections (constants, strings, etc.) */
    *(.rodata*)        /* .rodata* sections (constants, strings, etc.) */
    . = ALIGN(4);
  } >FLASH

  .ARM.extab   : { *(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*) } >FLASH
  .ARM : {
    __exidx_start = .;
    *(.ARM.exidx*)
    __exidx_end = .;
  } >FLASH

  .preinit_array     :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_start = .);
    KEEP (*(.preinit_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__preinit_array_end = .);
  } >FLASH
  .init_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.init_array.*)))
    KEEP (*(.init_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__init_array_end = .);
  } >FLASH
  .fini_array :
  {
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_start = .);
    KEEP (*(SORT(.fini_array.*)))
    KEEP (*(.fini_array*))
    PROVIDE_HIDDEN (__fini_array_end = .);
  } >FLASH

  /* used by the startup to initialize data */
  _sidata = LOADADDR(.data);

  /* Initialized data sections goes into RAM, load LMA copy after code */
  .data : 
  {
    . = ALIGN(4);
    _sdata = .;        /* create a global symbol at data start */
    *(.data)           /* .data sections */
    *(.data*)          /* .data* sections */

    . = ALIGN(4);
    _edata = .;        /* define a global symbol at data end */
  } >RAM AT> FLASH

  /* Uninitialized data section */
  . = ALIGN(4);
  .bss :
  {
    /* This is used by the startup in order to initialize the .bss secion */
    _sbss = .;         /* define a global symbol at bss start */
    __bss_start__ = _sbss;
    *(.bss)
    *(.bss*)
    *(COMMON)

    . = ALIGN(4);
    _ebss = .;         /* define a global symbol at bss end */
    __bss_end__ = _ebss;
  } >RAM

  /* User_heap_stack section, used to check that there is enough RAM left */
  ._user_heap_stack :
  {
    . = ALIGN(8);
    PROVIDE ( end = . );
    PROVIDE ( _end = . );
    . = . + _Min_Heap_Size;
    . = . + _Min_Stack_Size;
    . = ALIGN(8);
  } >RAM

  /* Remove information from the standard libraries */
  /DISCARD/ :
  {
    libc.a ( * )
    libm.a ( * )
    libgcc.a ( * )
  }

  .ARM.attributes 0 : { *(.ARM.attributes) }
}

然后修改启动文件，将STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ ST\STM32F10x\startup\gcc_ride7 的全部文件拷贝到 STM32_Project\CMSIS\startup目录下，当前的启动文件就使用startup_stm32f10x_hd.s。

接下来就可以编译了。

关于GCC环境的搭建参看笔者前面的文章就可以了，Linux和Windows板本的都有。

笔者是在Windows开发，这里贴出GCC编译的环境搭建，为了方便查看。

下载地址

【注】这里要选择GUN-RM下的工具，GUN-A是Cortex-A系列的交叉编译工具。
下载后解压，并把安装目录下的bin文件夹添加到环境变量：

然后在命令窗口中输入下面的命令验证安装是否成功：

arm-none-eabi-gcc -v

如果有信息输出，那就是装好了。

GCC编译工程是需要编写Makefile，这里笔者已经编写好了，直接用就行。那么就需要一个工具来识别Makefile文件，也就是make工具，在Linux中已经自带make了，这一步就可以省了。
本文的make工具是依赖Git工具的，我相信很多朋友都用过Git，但是很少使用Git的make等功能。
Git的bash实际上也就是一个mingw，是可以支持部分Linux指令的，但是只有少部分。在编译代码的时候经常会使用make命令反而在bash下默认是不支持的。

Make工具下载地址

下载make-4.1-2-without-guile-w32-bin.zip 文件。
把该文件进行解压，把解压出来的文件全部拷贝的git的安装目录下：
C:\Program Files\Git\mingw64

把文件夹进行合并，如果跳出来需要替换的文件要选择不替换。

这样在git bash窗口下就可以执行make了。

没有安装Git先安装Git工具。
Git下载地址：https://git-scm.com/download/win
最后我们使用make编译下前文新建的工程，编译通过显示如下：

编译成功就会在build目录下生成固件。

值得注意的是，国产的很多厂家都没有提供GCC版本的启动文件，需要自行修改，笔者在后面会介绍如何编写启动文件。

在后面的章节笔者讲解程序的下载与调试，尽请期待！

小贴士

关于STM32 MDK中USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F10X_HD问题的解释
初学STM32，在MDK 环境中使用STM32固件库建立工程时，初学者可能会遇到编译不通过的问题。出现如下警告或错误提示：

warning: #223-D: function "assert_param" declared implicitly;assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

这时候我们需要在“Target Options”中的“C/C++”选项卡中如下图所示红框中添加USE_STDPERIPH_DRIVER、STM32F10X_HD。这样才能使编顺利通过。

知其然了，我们还得知其所以然。下面就笔者给大家一一道来。我们知道，程序的执行是从“main.c”文件开始的，其中必须包含有头文件“stm32f10x.h”。我们打开“stm32f10x.h”，按下“Ctrl+F”键，查找USE_STDPERIPH_DRIVER，在“Find What”栏中输入“USE_STDPERIPH_DRIVER”。值得注意的是在查找之前工程必须是编译过了的。如下图所示。

点击“Find Next”,出现“USE_STDPERIPH_DRIVER”对应的代码行，我们能在第8296-8298行找到如下图所示代码段。

这段代码的意思是，只有用预编译指令预定义了“USE_STDPERIPH_DRIVER”，才会将"stm32f10x_conf.h"包含进“stm32f10x.h”中，从而被"main.c"用到。这就解释了，为什么我们没有在“main.c”中包含"stm32f10x_conf.h"，而在编译之后却被包含进了"main.c"中，出现如图-5所示的情况。"stm32f10x_conf.h"文件相当于一个开关文件，如果要用到STM32固件库驱动标准外设，则外设驱动头文件是必不可少的，如“stm32f10x_gpio.h”。在"stm32f10x_conf.h"中我们通过代码#include "stm32f10x_gpio.h"来实现这个操作。

说到这儿估计大家已经对“USE_STDPERIPH_DRIVER”的来龙去脉有个清晰的认识了吧？其实单从字面意思理解就是“使用标准外设驱动”，在C/C++预定义中加“USE_STDPERIPH_DRIVER”就是允许“使用标准外设驱动”了。至于加入的“STM32F10X_HD“同样能在文件”stm32f10x.h“通过如上所述的方法通过功能查找来进行解释，其实它也是对于对应硬件的某些定义起开关作用罢了。其实写在这里，他的名字叫define。也就跟你在工程里面写define XXX是一样的。只不过写在这里的话，是全局的而已。

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4.1 Keil新建工程与配置

4.1.1文件准备

4.1.2新建的MDK 工程

4.1.2.1新建工程

4.1.2.2配置 MDK 的配置选项

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4.2 GCC环境新建工程与配置

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4.1.1文件准备

4.1.2新建的MDK 工程

4.1.2.1新建工程

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4.2 GCC环境新建工程与配置

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