Jeonghun (James) Lee: STM32F10x Dev Tools (CoIDE)

7/17/2016

STM32F10x Dev Tools (CoIDE)

1. STM32 MPU Dev Tools

저의 경우는 처음부터 어쩔 수 없이 IAR Program을 사용하게 되었지만, STM32F103C8 MPU를 쓰면서
관련된 다른 Tool 들을 찾아보고 알아보기로했다. 왜냐하면 Github에서 *.coproj로 많이들 이용을 하여,
OpenSource기반을 Tool 이 있다는 것을 알게 되었다.

MPU: STM32F103C8T6

1.1 CoIDE Program

OpenSouce이며, Eclipse 기반의 Tool로 많이 STM 개발자들이 가장 많이 사용하는 Tool인 것 같다.
무료로 사용이 가능하며 Github에서 이 프로그램 기반으로 많이 개발이 되었으며, 이 Tool안에서도,
손쉽게 STM32 관련 Interface program을 구성할 수 있다.
STM 뿐만 아니라 다양한 MPU들을 지원을 해준다.

Download

http://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-ides/coide.html

1.2 Eclipse

기본의 Eclipse의 CDT(C/C++ Development Tooling) 기반에 GCC 설치하고 이를 연결하여, 개발하는 방식인 것 같다.
ST Link V2는 외부 Tool로 연결하여, 설정이 상당히 복잡하다.
사실 이 방식보다는 위의 CoIDE가 간편하고 사용하기가 편하다.

자세한 설명

http://www.jkelec.co.kr/img/lecture/stm32_eclipse/stm32_eclipse.html

1.2 IAR Embeded WorkBench IDE Program

처음부터 이 Program을 사용하게 되었으며 사용하기도 간편하며, MPU Check 부터 Source Download가 쉽다.
하지만, Opensource가 아니며, IAR이라는 회사에서 제작이되고 보니 주로 유료로 사용해야하는 것 같다.
STM 뿐만 아니라 다양한 MPU들을 지원을 해준다.

사용방법도 너무 쉽기때문에, 별다른 메뉴얼이 필요 없을 것 같다.

MPU 지원여부 Check

https://www.iar.com/iar-embedded-workbench/partners/stmicroelectronics/
https://www.iar.com/kr/iar-embedded-workbench2/?focus=wbselector#!?amp%3Barchitecture=ARM&architecture=

STM32F103C8T6 인 경우

https://www.iar.com/kr/iar-embedded-workbench2/?focus=wbselector#!?device=STM32F103C8&architecture=ARM

IAR WARM 관련내용 링크들

http://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=69706

2. CoIDE

현재 저의 관심은 CoIDE이며, 지금 현재 CoIDE는 Version 문제로 약간 문제가 있다.
Version2로 가면서 많이 변경이 되면서, 기존에 지원되는 것이 지원이 안되고, 불안한 상태이지만,
Version2로 가면서, *.coproj 이외, 문서기능 기본저장으로 파일구조도 풍부한 기능을 제공하는 것 같다. 그리고 약간 변경이 된것 같다.

CoIDE 1.7.8 (이 Version으로 현재 선택해서 사용중)
CoIDEV2 Beta (TEST 해보니, 아직 불안함)

2.1 MPU Check 및 Download

Version2로 가면서, GUI Interface가 더 쉽게 변하였으며, 사용하기도 더 편하다.
다만 기존에 제공하던 기능이 잘 지원이 안된다. Beta Version이라서 그런 것 같다.

본인의 MPU가 이 Tool이 지원되는지 확인

http://www.coocox.org/book/coocox/coide-dev-manual/2-Introduction/2.2-Support-list

CoIDE Download (CoSMart & CoFlash)

http://www.coocox.org/software.html

2.2 GCC Download 및 설치 & 설정

CoIDE에서 너무쉽게 설명을 해주고 있다.
GCC를 Download를 한 다음 PATH를 연결하면된다.

http://www.coocox.org/book/coocox/coide-dev-manual/1-Quickstart/1.2-Compiler-Setting

현재사용중인 GCC

https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/+download

gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q2-20160622-win32.exe

2.3 CoIDE 의 Project 생성 및 설정

처음 이 Tool을 사용하면서 최근에 왜 STM을 많이 사용하는지를 알게되었다.
손쉽게 MPU Interface들을 구성을 할 수 있다.
기존에 구현해 놓은 Interface API를 유저가 추가하는 방식으로 선택만 하면된다.

1. Project->New Project를 할 경우, user default path를 해제하고 본인원하는 PATH에 저장한다.

2. 본인이 원하는 Chip을 선택하거나, 이 곳에서 지원하는 Board가 있다면 Board를 선택하자.

3. 나의 경우는 CHIP을 선택 한 후 ST 다음 본인의 MPU를 선택하고 Finish 를 한다.

4. 아래의 와 같이 Repository에서 사용가능한 Components를 확인가능하다.

이 곳에서 본인이 원하는 Interface API 및 Code를 구축하여 넣어 보자.

CoIDE V2 메뉴얼

http://www.coocox.org/book/coocox/coide-dev-manual.en/01-Getting-Started/01.02-Getting-Started

이제 Repository 메뉴에서 본인 필요한 Components을 선택해서 넣자.

다만 선택시 오른쪽 Help의 Dependency 확인하고 선택하자.

2.4 Repository 의 Components 선택 및 추가

아래의 Component는 거의 필수로 사용이 되어 질것이기 때문에 간단히 설명을 하겠다.

A. COMMON

Retarget printf: Implementation of printf(), sprintf()
CMSIS core: CMSIS core for Cortex M3 V3.01

1. printf는 별로 좋은거 같지가 않다. 추후 다른것으로 교체를 해보던지, 다른 예제를 참조하여
다시 해보도록 해보겠다. (시간이 있다면)

2. ARM에서 제공하는 CMSIS CORE 란 (Cortex Microcontroller Software Interface Standard)으로 Cortex-M을 위해 사용되어지며, 거의 필수적인 모듈이다.
사용되는 목적은 호환성이다.

아래와 같이 CMSIS-CORE는 우리가 사용하는 Application Code 아래에서 돌아가며,
CPU 및 NVIC(Nested Vectored Interrrupt Contoller), Debug 및 각종 Peripheral와 연결해주고 있다.

IAR Dev Tool에서도 이 Interface를 사용하며, 다른 Interface 역시 거의 모두 동일하다.
IAR Dev Tool 사용을 하여도, 쉽게 CoIDE에 적용이 가능하고 둘다 쉽게 호환이 가능하다.

참고사항

아래와 같이 CMSIS 관련부분을 제공하고 있다. 하지만 우리는 CORE만 사용한다.

CMSIS-CORE
CMSIS-Driver
CMSIS-DSP
CMSIS-RTOS API
CMSIS-Pack
CMSIS-SVD
CMSIS-DAP

자세한 내용은 아래의 사이트에서 확인
http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/cortex-microcontroller-software-interface-standard.php

B. BOOT

CMSIS Boot: CMSIS boot for STM32

이는 Boot에 관련된 부분 Clock 및 Start Up Code가 이곳에 포함이 된다.

C. PERIPHERAL ST

이제 사용하고 싶은 Peripheral들을 선택하여, 넣어 보자.

RCC : Reset 과 Clock Control 이다.
GPIO
EXTI
FLASH : STM에 내부에 있는 FLash Driver //RCC 내 Flash 설정
TIM : Timer
USART : UART 필수
MISC : NVIC과 SysTick을 위해 사용한다.

흥미로운 것은 이곳에서 OS까지 지원을 해준다는 것이다. 나중에 기회가 되면 사용을 해보겠다.
본인 필요하면, Repository에 가서 추후에도 추가가 가능하지만 가입이 필수.

*참고사항
CoIDE는 OS에서 제공을 하고 있는 RTOS는 CMSIS-RTOS API 사용하지 않고 별도의 Layer를 가지고,
사용하는 것 같다. 이 부분은 본인도 확인을 아직 못했다.

2.5 Main 수정을 위한 기본 이해

cmsis_boot->startup->startup_stm32f10x_md.c

reset과 Interrupt handler 이며, interrupt handler를 등록은 하지 않으면, default_handler로 동작.

stm_lib->inc->stm32f10x_rcc.h

clock을 조절하기에 설정은 필수이며, 초기 PLL을 설정 한 후에는
Peripheral을 동작하기 위해서는 버스의 구조상 APB1,2 두개로 나누어져 있어 주의하자

RCC는 중요하며, 필요하지 않는 부분은 사용하지 하도록 하자.
Clock을 조절은 Power 소비하고도 밀접하다.

stm_lib->inc->stm32f10x_gpio.h

이 칩은 Pinmux가 필요없으며, Pin의 상태를 직접설정을 해줘야 한다.
STM32이 이 칩은 모든 PIN이 GPIOA~E 로 구성이 되어있으며, 이는 각각의 Peripheral과 중복이 된다.
그래서 GPIO의 설정은 필수다.
반드시 구조도와 PINMAP을 Datasheet에서 확인하자.

먼저 GPIOA~E사이의 원하는 CLOCK을 RCC로 등록하자. (APB1에 구성)
그리고, Peripheral을 CLOCK 설정을 하자. (APB1 or APB2)
이 후에 관련 GPIOA-E에서 필요한 PIN의 상태를 설정하자.

    // APB2 Clock enable for USART(GPIOA9, A10)
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |  RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    /* USART2 clock enable */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);

    /* Configure the GPIO ports( USART2 Transmit and Receive Lines) */
    /* Configure the USART2_Tx as Alternate function Push-Pull */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure the USART2_Rx as input floating */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure the USART2 */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

기본구조도
http://ahyuo.blogspot.kr/2016/05/stm32f103x.html
http://www.keil.com/forum/20579/

weak 구현된 함수

쉽게 말하면, 내가 선언을 하지 않고 사용하면, 기존에 weak로 구현된 함수로 동작된다.
함수의 중복을 허용을 하되, 동일함수가 두 개일 경우 weak는 동작이 되지 않는다.

http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0205g/CIACBCDA.html

현재사용되는 방법은 약간 다르나, 좋은 예제이다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Weak_symbol

STM에서 제공하는 함수 DOC (Version 확인)

http://stm32.kosyak.info/doc/

2.5 Main 수정 및 기타 UART 수정

함수과 Interface들은 쉽게 제공은 되지만, 어떻게 사용해야 할지가 궁금하거라 생각이 든다.
아래와 같이 각 Components를 선택하면, 다양한 examples들을 확인가능하며 이 Exmaples을 추가가능하다.
나의 경우는 그저 참조만 했다.

예를 들면, 부팅이 중요하니까,

Componets창을 선택
Peripheal.ST->RCC 를 클릭하시면 우측에 RCC의 Examples들을 확인 .
RCC_Exp.c를 저는 참조하여, 관련부분 복사 저의 Main을 구성수정.

stdio->printf 에 UART2 연결

printf 소스를 보니, UART소스와 연결이 되지 않고, 나의 경우는 UART2를 사용해야 했기에,

아래와 같이 수정하였다.

void PrintChar(char c)
{
 USART_SendData(USART2,c);
 while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE)==RESET);
    return 1;
}

Main 수정

중요한 Clock 설정과, UART2 관련 설정
(UART2 Interrupt handler는 LED용 TEST)
만약 LED가 있다면, GPIO 설정하고 나의 경우는 입력이 오면 USART2_IRQHandler을 이용하여 LED 번갈아 가면 켜지도록하였다.
그 소스는

//CMSIS_BOOT
#include <stm32f10x.h>
#include <system_stm32f10x.h>

//STM_LIB
#include <stm32f10x_exti.h>
#include <stm32f10x_gpio.h>
#include <stm32f10x_rcc.h>
#include <stm32f10x_flash.h>
#include <stm32f10x_tim.h>
#include <stm32f10x_usart.h>

//printf
#include <stdio.h>

//NVIC
#include <misc.h>

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

/**
  * @brief  Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2
  *   and PCLK1 prescalers.
  * @param  None
  * @retval : None
  */
void SetSysClockTo72(void)
{
  /* RCC system reset(for debug purpose) */
  RCC_DeInit();

  /* Enable HSE */
  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

  /* Wait till HSE is ready */
  HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

  if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
  {
    /* Enable Prefetch Buffer */
    FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

    /* Flash 2 wait state */
    FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

    /* PCLK1 = HCLK/2 */
    RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

    /* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */
    RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

    /* Enable PLL */
    RCC_PLLCmd(ENABLE);

    /* Wait till PLL is ready */
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
    {
    }

    /* Select PLL as system clock source */
    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
    {
    }
  }

}

void USART2_test_interrupt(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // APB2 Clock enable for USART(GPIOA9, A10)
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |  RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    /* USART2 clock enable */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);

    /* Enable the USART2 Interrupt */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    /* Configure the GPIO ports( USART2 Transmit and Receive Lines) */
    /* Configure the USART2_Tx as Alternate function Push-Pull */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure the USART2_Rx as input floating */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure the USART2 */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);

    // Rx Not empty interrupt enable
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);

    /* Enable the USART2 */
    USART_Cmd(USART2, ENABLE);

}

void USART2_IRQHandler(void)
{
    char receive_data;
    int i;

    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)
    {
        receive_data = USART_ReceiveData(USART2) & 0xFF;

        for(i=0; i< 10; i++)
        {
            USART_SendData(USART2, receive_data);
            while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET );
        }

        USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);

    }
}



int main(void)
{

    SetSysClockTo72();
    USART2_test_interrupt();

    while(1)
    {

     printf("hello world \n\r");

    }
}

추가 TEST용 Program

//아래와 같이 설정하시려면, 먼저 CLock과 GPIO설정을 따로 해야한다. 

#define LED_BLUE           GPIO_Pin_12  // PB6
#define LED_BLUE_ON   GPIOB->BSRR=LED_BLUE // ON
#define LED_BLUE_OFF   GPIOB->BRR=LED_BLUE // OFF
#define LED_BLUE_CHK            (GPIOB ->IDR & LED_BLUE)

#define LED_GREEN         GPIO_Pin_13  // PB6
#define LED_GREEN_ON  GPIOB->BSRR=LED_GREEN // ON
#define LED_GREEN_OFF   GPIOB->BRR=LED_GREEN // OFF
#define LED_GREEN_CHK           (GPIOB ->IDR & LED_GREEN)

#define LED_RED                 GPIO_Pin_14  // PB6
#define LED_RED_ON   GPIOB->BSRR=LED_RED // ON
#define LED_RED_OFF         GPIOB->BRR=LED_RED // OFF
#define LED_RED_CHK         (GPIOB ->IDR & LED_RED)

// Interrupt handler에 아래와 같이 추가 

        if(LED_BLUE_CHK){
         LED_BLUE_OFF;
         LED_GREEN_ON;
     }else {
      LED_GREEN_OFF;
                LED_BLUE_ON;
  }

위 Test Program은 printf 부분을 더 수정해야 할 것 같고, 말 그대로 Test program이다
Printf는 동작이 되나, linefeed와 carriage return를 넣어야한다.
나는 운이 좋게 한번에 동작이 되었고, 너무 쉽게 연결이 가능했다. 너무 편한 Interface 인 것 같다.
Interrupt handler도 등록하면 사용이 쉽고, 다른 Interface이도 무리없이 사용가능할 것 같다.

2.6 ST-LINK/V2 연결 및 확인

나의 경우는 Start Debug 및 Download 기능 ST-Link이 문제가 없었고 디버그도 잘 동작하였다.
아마 이미 ST-Link USB Driver가 설치가 되어서 있어 동작이 잘된 것 같다.
만약 동작이 되지 않는다면 Driver를 설치하시기 바란다.

http://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/hardware-development-tools/development-tool-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-mcus/debug-hardware-for-stm32-mcus/st-link-v2.html

2.7 CoIDE의 장점

개발의 용이성의 장점

무료이며, 사용하기 쉬운 Interface 제공
Repsotitory 창에서 무료 Component 형식으로 손쉽게 Source 및 Driver 등 추가가능
Comonents 창에서 무료 Example 제공

개발시 소스 분석 및 Debugging 의 장점

JTAG을 이용한 손쉬운 Debugging 제공
Source Insight 과 유사한 기능 제공
Open Declaration : 정의된 함수로 이동
Open Call Hierarchy : 함수 구조도 파악용이
Quick OutLine: 구현된함수의 Outline을 보여준다.

이외에도 많은 기능을 제공을 하지만, 완벽히 동작되지 않는 기능도 있으니 본인이 파악해서 사용하는게 좋겠다.

Eclipse 기반의 Tool이기에 아래의 설명에서 이용법을 찾자.
http://help.eclipse.org/mars/index.jsp

단점은 Tool의 안정성인 것 같다.

3. STM 관련 Examples

Google에서 STM examples을 치면 많이 나오고, 검색을 하면 상당하며, github에도 많은 프로젝트가 진행이
되고 있어 본인이 관심이 있다면, 찾기가 쉬울 것 같다.
다만 Examples의 검증들과 확인과 포팅이 중요할 것 같다.

3.1 STM SITE에서 제공해주는 Example

STM에 가서 직접 찾아보고 문서를 보기위해서, 다양하게 검색을 해본 결과, STM은 문서와 Software를 많이 제공을 하는것 같으며,
본인도, 이 프로그램들을 다 Download를 해보지 못했다.다만 이렇게 사용을 하면 되겠구나, 알뿐이다.