标准库
ST-标准库可以在官网下载
stm32标准库的文件结构如下，这里我们只需要Libraries文件夹即可，Project示例文件夹可以单独保存，其他文件可以删除。
bash
.
├── _htmresc 网页文档
├── Libraries 标准库源码
├── Package_license.html 许可证文件
├── Package_license.md md说明
├── Project 一些示例程序
├── Release_Notes.html 版本说明
├── stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm 帮助手册
└── Utilities 基于官方开发版的示例进入Libraries文件夹，看到如下结构：
bash
Libraries
├── CMSIS CMSIS内核
│ ├── CM3 内核核心源码
│ ├── CMSIS changes.htm 版本更新说明
│ ├── CMSIS debug support.htm 调试支持
│ ├── Documentation 帮助文档
│ └── License.doc 许可证
└── STM32F10x_StdPeriph_Driver STM32标准外设驱动库
├── inc 头文件
├── LICENSE.txt 许可证
├── Release_Notes.html 版本说明
└── src 源文件把多余的文档、许可证可以删除，只保留以下文件：
bash
Libraries
├── CMSIS CMSIS内核
│ └── CM3 内核核心源码
└── STM32F10x_StdPeriph_Driver STM32标准外设驱动库
├── inc 头文件
└── src 源文件外设驱动层
首先介绍一下STM32F10x_StdPeriph_Driver的内容，inc和src分别是标准外设驱动的头文件和源文件：
| 源文件 | 头文件 | 功能介绍 |
|---|---|---|
| misc.c | misc.h | 包含 NVIC（嵌套向量中断控制器）、SYSTICK（系统滴答定时器）等通用中断/系统配置函数 |
| stm32f10x_adc.c | stm32f10x_adc.h | 模拟/数字转换（ADC）外设驱动，实现ADC通道配置、采样、转换等功能 |
| stm32f10x_bkp.c | stm32f10x_bkp.h | 备份寄存器（BKP）驱动，用于保存掉电后需要保留的数据（如RTC配置、用户数据） |
| stm32f10x_can.c | stm32f10x_can.h | 控制器局域网（CAN）总线外设驱动，实现CAN通信协议的收发、过滤等功能 |
| stm32f10x_cec.c | stm32f10x_cec.h | 消费电子控制（CEC）外设驱动，用于HDMI/CEC总线的设备间通信 |
| stm32f10x_crc.c | stm32f10x_crc.h | CRC（循环冗余校验）外设驱动，实现数据校验、生成CRC码等功能 |
| stm32f10x_dac.c | stm32f10x_dac.h | 数字/模拟转换（DAC）外设驱动，实现数字信号到模拟电压的转换 |
| stm32f10x_dbgmcu.c | stm32f10x_dbgmcu.h | 调试MCU（DBGMCU）驱动，用于配置调试模式、冻结外设（如定时器）等调试功能 |
| stm32f10x_dma.c | stm32f10x_dma.h | 直接内存访问（DMA）外设驱动，实现外设与内存/内存与内存的高速数据传输 |
| stm32f10x_exti.c | stm32f10x_exti.h | 外部中断/事件控制器（EXTI）驱动，配置GPIO等外设的外部中断触发方式 |
| stm32f10x_flash.c | stm32f10x_flash.h | FLASH闪存驱动，实现FLASH的读写、擦除、保护等操作 |
| stm32f10x_fsmc.c | stm32f10x_fsmc.h | 灵活静态存储控制器（FSMC）驱动，用于扩展外部SRAM、NOR/NAND FLASH等存储设备 |
| stm32f10x_gpio.c | stm32f10x_gpio.h | 通用输入输出（GPIO）外设驱动，配置引脚方向、电平、上下拉、复用功能等 |
| stm32f10x_i2c.c | stm32f10x_i2c.h | 集成电路总线（I2C）外设驱动，实现I2C主/从模式的数据收发 |
| stm32f10x_iwdg.c | stm32f10x_iwdg.h | 独立看门狗（IWDG）驱动，用于监控程序运行，超时自动复位MCU |
| stm32f10x_pwr.c | stm32f10x_pwr.h | 电源管理（PWR）外设驱动，配置低功耗模式、电源监测等功能 |
| stm32f10x_rcc.c | stm32f10x_rcc.h | 复位和时钟控制（RCC）驱动，配置系统时钟、外设时钟使能/失能 |
| stm32f10x_rtc.c | stm32f10x_rtc.h | 实时时钟（RTC）驱动，实现时间/日期的读写、闹钟、周期性中断等功能 |
| stm32f10x_sdio.c | stm32f10x_sdio.h | SDIO接口驱动，用于访问SD卡、MMC卡等存储设备 |
| stm32f10x_spi.c | stm32f10x_spi.h | 串行外设接口（SPI）驱动，实现SPI主/从模式的高速数据收发 |
| stm32f10x_tim.c | stm32f10x_tim.h | 定时器（TIM）外设驱动，实现定时、计数、PWM输出、输入捕获等功能 |
| stm32f10x_usart.c | stm32f10x_usart.h | 通用同步/异步收发器（USART）驱动，实现串口通信（UART/USART） |
| stm32f10x_wwdg.c | stm32f10x_wwdg.h | 窗口看门狗（WWDG）驱动，用于监控程序运行，仅在指定窗口内喂狗有效 |
内核层
以下是CMSIS内核部分的源码结构，主要需要关注的是在 /CM3/CoreSupport/ 文件夹下的CMSIS源码，他提供了内核级寄存器配置。
同时在startup文件夹中提供了不同编译器的启动文件，我们使用arm-gcc的话，只需要保留gcc文件夹即可。
bash
.
└── CM3
├── CoreSupport
│ ├── core_cm3.c M3内核代码源文件
│ └── core_cm3.h M3内核代码头文件
└── DeviceSupport
└── ST
└── STM32F10x
├── LICENSE.txt 许可证文件
├── Release_Notes.html 版本介绍
├── startup 启动文件.s
│ ├── arm keil工程的启动文件
│ ├── gcc_ride7 gcc编译器的启动文件
│ ├── iar iar工程的启动文件
│ └── TrueSTUDIO 其他项目的启动文件
├── stm32f10x.h 片上外设的所有寄存器的映射
├── system_stm32f10x.c 系统时钟初始化配置文件
└── system_stm32f10x.h 对应的头文件配置文件
随后我们需要中在Project\STM32F10x_StdPeriph_Template下找到官方提供的空项目，找到中断函数文件stm32f10x_it.c、 stm32f10x_it.h，项目配置文件stm32f10x_conf.h，初始化文件system_stm32f10x.c，这个文件在内核文件夹中也有，因此无需重复包含了。
bash
STM32F10x_StdPeriph_Template/STM32F10x_StdPeriph_Template
├── EWARM
├── HiTOP
├── LICENSE.txt
├── main.c 主程序入口
├── MDK-ARM
├── Release_Notes.html
├── RIDE
├── stm32f10x_conf.h 配置文件
├── stm32f10x_it.c 中断函数源文件
├── stm32f10x_it.h 中断函数头文件
├── system_stm32f10x.c 系统初始化文件（和内核文件重复）
└── TrueSTUDIO链接脚本
我们的程序正确编译成可执行文件还需要一个链接脚本.ld文件，我们在Project文件夹中任意找一个即可（可通用）：
bash
./RIDE/stm32f10x_flash_extsram.ld
./TrueSTUDIO/STM3210B-EVAL/stm32_flash.ld
./TrueSTUDIO/stm32f10x_flash_extsram.ld
./TrueSTUDIO/STM32100E-EVAL/stm32_flash.ld
./TrueSTUDIO/STM3210C-EVAL/stm32_flash.ld
./TrueSTUDIO/STM32100B-EVAL/stm32_flash.ld
./TrueSTUDIO/STM3210E-EVAL/stm32_flash.ld
./TrueSTUDIO/STM3210E-EVAL_XL/stm32_flash.ldCAUTION
若标准库的链接文件无法使用，可以复制HAL库的链接文件，后者维护性更好。移植后只需要修改CMakeLists.txt中的链接脚本文件名即可。
标准库的项目架构
最终，我们把没用的文档和许可证文件删除，将内核代码和外设驱动库提取出来，得到最简工程文件夹结构：
bash
.
├── CMakeLists.txt 工程cmake脚本
├── openocd.cfg openocd配置
├── build 编译目录
├── Drivers/ 驱动层代码
│ ├── CMSIS/ CMSIS层代码
│ │ ├── core_cm3.c 内核源文件
│ │ ├── core_cm3.h 内核头文件
│ │ ├── stm32f10x.h 片上外设的所有寄存器的映射
│ │ ├── system_stm32f10x.c 系统时钟初始化配置源文件
│ │ └── system_stm32f10x.h 系统时钟初始化配置头文件
│ ├── Start/ 编译启动脚本
│ │ ├── boot/ 各型号.s启动脚本
│ │ └── linker/ 各型号.ld链接脚本
│ └── STM32F10x_StdPeriph_Driver/ 标准库驱动
│ ├── inc/ 标准库头文件
│ └── src/ 标准库源文件
└── User/ 用户层代码
├── main.c main文件
├── stm32f10x_conf.h 总配置文件
├── stm32f10x_it.c 中断函数源文件
└── stm32f10x_it.h 中断函数头文件
.../ 其他用户文件（外设驱动等）同时总结了STM32标准库的项目架构。在单片机上电后首先执行的是启动文件的汇编代码，进入复位中断完成初始化配置，随后执行Systeminit函数（在相应文件中实现）对单片机配置默认主频的时钟，配置好后开始执行main函数，控制权交由用户程序，这时再根据用户配置的时钟调整，同时激活对应的外设寄存器。
启动文件中另一个重要部分是中断向量表，它记录了单片机需要的中断函数函数名，链接阶段将通过函数名来汇总可执行文件。用户实现的中断函数可以放在stm32f10x_it中，也可以写在其他任意位置，只需要保证与启动文件的中断向量表一致即可。
cmake脚本
最后在项目根目录创建CMakeLists.txt文件，做如下配置即可编译（需要修改本地Armgcc工具链路径）：
c
cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
# 声明交叉编译环境
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
set(CMAKE_TRY_COMPILE_TARGET_TYPE STATIC_LIBRARY)
# 设置编译工具链ARM-GCC
set(ARM_TOOLCHAIN_PATH "/Applications/ArmGNUToolchain/15.2.rel1/arm-none-eabi/bin/")
set(CMAKE_C_COMPILER "${ARM_TOOLCHAIN_PATH}arm-none-eabi-gcc")
set(CMAKE_ASM_COMPILER "${ARM_TOOLCHAIN_PATH}arm-none-eabi-gcc")
set(CMAKE_OBJCOPY "${ARM_TOOLCHAIN_PATH}arm-none-eabi-objcopy")
# C语言标准配置
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_C_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_C_EXTENSIONS ON)
# 编译类型
if(NOT CMAKE_BUILD_TYPE)
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")
endif()
# 项目名称
set(CMAKE_PROJECT_NAME std)
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS TRUE)
# 核心项目配置
project(${CMAKE_PROJECT_NAME} C ASM)
message("Build type: " ${CMAKE_BUILD_TYPE})
# 启用C和ASM汇编
enable_language(C ASM)
# 可执行文件名称
add_executable(${CMAKE_PROJECT_NAME})
# CPU参数
set(CPU_FLAGS
-mcpu=cortex-m3
-mthumb
-mfloat-abi=soft
)
# 编译宏定义
set(COMPILE_DEFS
STM32F10X_MD
USE_STDPERIPH_DRIVER
)
# 编译宏定义
target_compile_definitions(
${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE ${COMPILE_DEFS}
)
# 链接脚本路径
set(LINKER_SCRIPT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/Start/linker/STM32F103XB_FLASH.ld")
# 启动文件路径
set(BOOT_SCRIPT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/Start/boot/startup_stm32f10x_md.s")
# 源文件路径
file(GLOB USER_SRCS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/User/*.c")
file(GLOB CMSIS_SRCS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/CMSIS/*.c")
file(GLOB STDLIB_SRCS "${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F10x_StdPeriph_Driver/src/*.c")
# 合并所有源文件
set(SOURCES
${CMSIS_SRCS}
${STDLIB_SRCS}
${USER_SRCS}
${BOOT_SCRIPT}
)
target_sources(
${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE ${SOURCES}
)
# 头文件路径
target_include_directories(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
${CMAKE_SOURCE_DIR}/User
${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/CMSIS
${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/STM32F10x_StdPeriph_Driver/inc
${CMAKE_SOURCE_DIR}/Drivers/Start
)
# 编译选项
target_compile_options(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
${CPU_FLAGS}
$<$<CONFIG:Debug>:-O0 -g3>
$<$<CONFIG:Release>:-Os -g0>
-Wall
-ffunction-sections
-fdata-sections
$<$<COMPILE_LANGUAGE:ASM>:-x assembler-with-cpp -Wa,-mimplicit-it=thumb>
)
# 链接配置
target_link_options(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
# CPU 架构相关参数
${CPU_FLAGS}
# 指定链接脚本
-T${LINKER_SCRIPT}
# 启用垃圾回收
-Wl,--gc-sections
# 指定程序入口点
-Wl,-e,Reset_Handler
# 消除警告
-Wl,--no-warn-rwx-segments
)
# 链接库文件
target_link_libraries(${CMAKE_PROJECT_NAME} PRIVATE
gcc
c
)
# 生成hex/bin文件（保留）
add_custom_command(TARGET ${CMAKE_PROJECT_NAME} POST_BUILD
COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -O ihex $<TARGET_FILE:${CMAKE_PROJECT_NAME}> ${CMAKE_PROJECT_NAME}.hex
COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -O binary $<TARGET_FILE:${CMAKE_PROJECT_NAME}> ${CMAKE_PROJECT_NAME}.bin
# 打印固件Flash/RAM占用
COMMAND ${ARM_TOOLCHAIN_PATH}arm-none-eabi-size $<TARGET_FILE:${CMAKE_PROJECT_NAME}>
COMMENT "Generated: ${CMAKE_PROJECT_NAME}.hex ${CMAKE_PROJECT_NAME}.bin"
)LED闪烁
复制如下代码到main.c中，实现翻转PC13引脚电平的小灯闪烁。
C
#include "stm32f10x.h"
int main(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
while (1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
for (int i = 0; i < 1000000; i++);
GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
for (int i = 0; i < 1000000; i++);
}
}编译
bash
mkdir build
cd build
cmake -G Ninja ..
njnja如果使用旧版库文件，编译会遇到如下报错：
bash
Assembler messages:
Error: registers may not be the same -- `strexb r3,r2,[r3]'
Error: registers may not be the same -- `strexh r3,r2,[r3]'在 core_cm3.c 中找到如下两个函数实现，将汇编代码的 =r 改为 =&r 即可
C
uint32_t __STREXB(uint8_t value, uint8_t *addr)
{
uint32_t result=0;
__ASM volatile ("strexb %0, %2, [%1]" : "=&r" (result) : "r" (addr), "r" (value) );
return(result);
}
uint32_t __STREXH(uint16_t value, uint16_t *addr)
{
uint32_t result=0;
__ASM volatile ("strexh %0, %2, [%1]" : "=&r" (result) : "r" (addr), "r" (value) );
return(result);
}出现如下提示即证明编译成功，同时build文件夹下生成了std.hex、std.bin两个文件。
bash
(base) user@192 build % cmake -G Ninja ..
-- The C compiler identification is GNU 15.2.1
-- The ASM compiler identification is GNU
-- Found assembler: /Applications/ArmGNUToolchain/15.2.rel1/arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-gcc
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /Applications/ArmGNUToolchain/15.2.rel1/arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-gcc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
Build type: Debug
-- Configuring done (0.3s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /stm32/stm std/build
(base) user@192 build % ninja
[0/1] Re-running CMake..ș
Build type: Debug
-- Configuring done (0.0s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /stm32/stm std/build
[1/2] Linking C executable std; Generated: std.hex std.bin
text data bss dec hex filename
1780 16 1972 3768 eb8 /stm32/stm std/build/std烧录
随后编写如下openocd.cfg配置文件：
bash
source [find interface/stlink.cfg]
source [find target/stm32f1x.cfg]
adapter speed 1000
# 定义烧录函数
proc flash_program {hex_file} {
# 初始化调试器
init
# 复位并暂停芯片
reset halt
# 擦除所有扇区
flash erase_sector 0 0 last
# 烧录hex文件并校验
program $hex_file verify
# 复位运行程序
reset
# 退出OpenOCD
shutdown
}执行命令：
bash
openocd -f ../openocd.cfg -c "flash_program std.hex"随后看到如下输出即可说明烧录完成
bash
Open On-Chip Debugger 0.12.0
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
Info : auto-selecting first available session transport "hla_swd". To override use 'transport select <transport>'.
Info : The selected transport took over low-level target control. The results might differ compared to plain JTAG/SWD
flash_program
Info : clock speed 1000 kHz
Info : STLINK V2J29S7 (API v2) VID:PID 0483:3748
Info : Target voltage: 3.271135
Info : [stm32f1x.cpu] Cortex-M3 r1p1 processor detected
Info : [stm32f1x.cpu] target has 6 breakpoints, 4 watchpoints
Info : starting gdb server for stm32f1x.cpu on 3333
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
[stm32f1x.cpu] halted due to breakpoint, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0xfffffffe msp: 0xfffffffc
[stm32f1x.cpu] halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0xfffffffe msp: 0xfffffffc
Info : device id = 0x20036410
Info : flash size = 128 KiB
[stm32f1x.cpu] halted due to debug-request, current mode: Thread
xPSR: 0x01000000 pc: 0xfffffffe msp: 0xfffffffc
** Programming Started **
Warn : Adding extra erase range, 0x08000704 .. 0x080007ff
** Programming Finished **
** Verify Started **
** Verified OK **
shutdown command invoked