从BSP到DFP和RTOS---专业的嵌入式开发工具Keil备忘

0、新的三个小板不同的芯片 + 一个下载器。

----自下而上依次是：GD32F303RCT6开发板。ST-LINK-v2下载器。STM32103C8T6小板。CH32F103C8T6小板。

----三个小板均为ARM的Cortext-M系列内核的MCU。均没有USB2UART/USB2TTL芯片和电路。

----使用专业的开发工具(之一)Keil。使用专业的下载器(之一)ST-Link-v2。ST-Link-V2本身提供的针脚是10pin，既可以支持JTAG也可以支持SWD。

1、ST-Link-v2和开发板JTAG/SWD信号的连接及驱动。

----ST-Link-v2下载器，是4-pin的SWD接口。STM32和CH32的小板，均为4-pin的SWD接口。按照信号名对应连接即可。

----GD32的小板，是20-pin的JTAG/SWD信号针脚，需要按照上图右边SWD的4个信号名进行对应连接。

----ST-Link-v2作为一个USB Device Class，其驱动在Keil安装以后的软件包目录中就有，可以不用单独找，尤其不要到野的地方下载。从这里也可以看出Keil对ST-Link-v2的良好支持。

----近似地在Keil软件目录(下图中是D:\Keil_v5\ARM)还有其它一些常见的下载器目录，包括。

----JLink，位于SEGGER目录下。这个Segger不仅提供最"高贵"的JLink下载器，还是IAR软件的厂商。IAR和Keil软件几乎可以说是商业嵌入式开发平台的TOP2。

----ULink，Nulink等。

2、Keil的使用从查看ST-Link-v2上挂载的设备开始。

----使用Keil的【Options for Target】配置对话框中，选择Use ST-Link Debugger，并使用Settings按钮进入到次级的对话框中，在次级对话框中Port中可以(建议!)先选JTAG然后再选SW，这样可以看到右上角通过SWD接口协议所发现的设备。

----在打开【Options for Target】配置对话框之前，需要使用Keil新建一个项目或者打开一个项目。如果没有打开项目，那么这个【Options for Target】的菜单项以及对应的工具按钮，均为灰色无效状态。

----三个开发板，需要使用现有的开发包示例中的Keil工程，作为模板，再行修改。

----GD32的官方例程：https://gitcode.com/open-source-toolkit/57a25 下的。

----CH32的官方例程：https://www.wch.cn/downloads/CH32F103EVT_ZIP.html 下的。

----STM32的官方例程：通过某东某宝卖开发小板的店里的讲解看到后照抄即可。此外在安装STM32的必要的Pack以后这些Pack里面也有STM32的例程，在如下目录下：

D:\Keil_v5\Packs\Keil\STM32F1xx_DFP\2.4.1\Boards\Keil\MCBSTM32E\Blinky。

----三颗不同厂商的芯片，需要在Keil下安装各厂商所提供的开发包，这就需要使用到Keil的Pack Installer了！这个Pack Installer和Arduino的Board Management类似，也和Linux的apt/yu类似，或者Python的pip类似，或者NodeJS/Electron的npm类似，都是包管理器！

----这个Pack Installer所安装的包以.pack为文件后缀，包含如下几种代表性的包分类：

----DFP(Device Family Pack, 设备家族包, 芯片家族包)

----BSP(Board Support Package, 板级支持包)。

----RTOS(Real-time OS包)。

----这不是一个严格的分类，而是在嵌入式开发中需要理解的重要概念。TBD。
 

3、STM32的项目：

----来自B站江科大的STM教程。

----要点1：有一个startup_stm32f10x_md.s的汇编代码，是整个嵌入式系统软件运行的总入口。

----要点2：main.c的代码是寄存器风格。

 4、CH32的项目：

----基于CH32厂商官网的例程进行的修改。

----要点1：有一个startup_ch32f10x.s的汇编代码，是整个嵌入式系统软件运行的总入口。

----要点2：main.c里的代码是某种高级语言风格。

5、GD32的项目：

----基于GD32厂商例程进行的修改。

----要点1：有一个startup_gd32f30x_hd.s的汇编代码，是整个嵌入式系统软件运行的总入口。

----要点2：main.c里的代码是某种高级语言风格。

----可以看出上面三个示例代码风格，用户代码各不相同，但是startXXX.s的套路却高度一致。

6、Pack Install所安装的DFP(Device Family Pack)和BSP(Board Support Pack)。

----如图所示，基本相近的目录结构，Board、Device、Flash、SVD等几个目录。

----以GigaDevice为例打开看一下Device目录！

$ ll GigaDevice/GD32F30x_DFP/2.2.1/Device/
total 0
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609 0 Oct 27 12:42 Firmware/
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609 0 Oct 27 12:42 Include/
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609 0 Oct 27 12:42 Source/
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609 0 Oct 27 12:42 Template/
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609 0 Oct 27 12:42 Utilities/

$ ll GigaDevice/GD32F30x_DFP/2.2.1/Device/Include/
total 32
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609 27432 Oct 27 12:42 gd32f30x.h
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609  2428 Oct 27 12:42 system_gd32f30x.h

$ ll GigaDevice/GD32F30x_DFP/2.2.1/Device/Source/
total 32
drwxr-xr-x 1 Chipcamp 197609     0 Oct 27 12:42 ARM/
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609 31206 Oct 27 12:42 system_gd32f30x.c

$ ll GigaDevice/GD32F30x_DFP/2.2.1/Device/Source/ARM/
total 64
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609 21345 Oct 27 12:42 startup_gd32f30x_cl.s
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609 19527 Oct 27 12:42 startup_gd32f30x_hd.s
-r--r--r-- 1 Chipcamp 197609 19729 Oct 27 12:42 startup_gd32f30x_xd.s

$ ll GigaDevice/GD32F30x_DFP/2.2.1/Device/Firmware/Peripherals/
total 8
drwxr-xr-x 1 xjrco 197609 0 Oct 27 12:42 inc/
drwxr-xr-x 1 xjrco 197609 0 Oct 27 12:42 src/

----可以看出整个嵌入式系统软件运行的总入口start_xxx.s文件。

----基本的头文件gd32f30x.h以及system_gd32f30x.h，以及相应的配套的.c文件。

----外设的inc和src目录，同样也是配套的.h包含文件和.c文件。

----这些文件构成了【嵌入式编程】的所有的基础！换句话说，嵌入式编程可以&必须【通透】地看到所有源代码，从系统软件运行的总入口start_xxx.s文件，到系统可供使用的最底层库函数（包含了硬件资源如内存地址分配，以及外设的内存地址，以及相关的寄存器资源），再到用户(芯片视的软件开发者)的程序。所谓裸机开发大抵就是这个意思了，而嵌入式开发大概就是裸机开发的最好机会，像x86等通用PC/Server上的软件开发，基本上把底层硬件相关的和上层软件开发的区分开来了，能接触最底层硬件交互代码的机会极少。

----所谓嵌入式操作系统，就是基于这些底层库函数（包含了DFP和BSP所提供的硬件资源如内存地址分配，以及外设的内存地址，以及相关的寄存器资源），构建多线程的支持，并将其中的一个线程(比如说线程0)作为系统资源管理的入口----这个资源管理的入口包括CPU资源，内存资源，外存和文件系统，CPU资源又包括线程本身的管理和调度(被thread0所协调和调度)，这些是作为嵌入式实时操作系统的运行态行为特征，而嵌入式实时操作系统还会为用户(开发者)的应用开发提供相应的API，不再只是底层DFP和DSP所提供的非常原始的API。

----关于嵌入式系统软件运行的总入口start_xxx.s文件，非常有意思的问题，TBD。

----关于嵌入式系统的DFP以及BSP的概念和实践内涵，非常有意思的问题，TBD。

----关于嵌入式实时操作系统(RTOS)的概念和实践内涵，非常有意思的问题，TBD。

----关于嵌入式开发的其它更多的专业厂商工具及对比(IAR and more)，TBD。

<<<<<<<<本文完>>>>>>>>

摘要：本文介绍了三款基于ARM Cortex-M内核的MCU开发板（GD32、STM32、CH32）的开发环境搭建过程。重点讲解了ST-Link-v2下载器的连接方法、Keil开发工具的配置使用以及Pack Installer包管理器的应用。通过分析三个不同厂商芯片的项目结构，揭示了嵌入式开发中设备家族包(DFP)和板级支持包(BSP)的核心作用。文章最后还探讨了嵌入式实时操作系统(RTOS)的构建原理，指出从启动文件(startup.s)到硬件抽象层的完整开发链条是嵌入式编程的重要特征。