CMSIS 标准及库层次关系

因为基于Cortex 系列芯片采用的内核都是相同的，区别主要为核外的片上外设的差异，这些差异却导致软件在同内核，不同外设的芯片上移植困难。为了解决不同的芯片厂商生产的Cortex 微控制器软件 的兼容性问题，ARM 与芯片厂商建立了CMSIS 标准(CortexMicroController Software Interface Standard)。

所谓CMSIS 标准，实际是新建了一个软件抽象层。

CMSIS 标准中最主要的为CMSIS 核心层，它包括了：

• 内核函数层：其中包含用于访问内核寄存器的名称、地址定义，主要由ARM 公司提供。

• 设备外设访问层：提供了片上的核外外设的地址和中断定义，主要由芯片生产商提供。

可见CMSIS 层位于硬件层与操作系统或用户层之间，提供了与芯片生产商无关的硬件抽象层，可以为接口外设、实时操作系统提供简单的处理器软件接口，屏蔽了硬件差异，这对软件的移植是有极大的好处的。STM32 的库，就是按照CMSIS 标准建立的。

库目录、文件简介

STM32 标准库可以从官网获得，也可以直接从本书的配套资料得到。本书讲解的例程全部采用3.5.0 库文件。以下内容请大家打开STM32 标准库文件配合阅读。

解压库文件后进入其目录：

“STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0”

• Libraries：文件夹下是驱动库的源代码及启动文件，这个非常重要，我们要使用的固件库就在这个文件夹里面。。

• Project ：文件夹下是用驱动库写的例子和工程模板，其中那些为每个外设写好的例程对我们非常有用，我们在学习的时候就可以参考这里面的例程，非常全面，简直就是穷尽了外设的所有功能。

• Utilities：包含了基于ST 官方实验板的例程，不需要用到，略过即可。

• stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm： 库帮助文档，这个很有用，不喜欢直接看源码的可以在合理查询每个外设的函数说明，非常详细。这是一个已经编译好的HTML 文件，主要讲述如何使用驱动库来编写自己的应用程序。说得形象一点，这个HTML 就是告诉我们：ST 公司已经为你写好了每个外设的驱动了，想知道如何运用这些例子就来向我求救吧。不幸的是，这个帮助文档是英文的，这对很多英文不好的朋友来说是一个很大的障碍。但这里要告诉大家，英文仅仅是一种工具，绝对不能让它成为我们学习的障碍。其实这些英文还是很简单的，我们需要的是拿下它的勇气。

在使用库开发时，我们需要把libraries 目录下的库函数文件添加到工程中，并查阅库帮助文档来了解ST 提供的库函数，这个文档说明了每一个库函数的使用方法。

进入Libraries 文件夹看到， 关于内核与外设的库文件分别存放在CMSIS 和STM32F10x_StdPeriph_Driver 文件夹中。

1. CMSIS 文件夹。

其中黄色框框住的是我们需要用到的内容，下面我们一一讲解下这几个文件的作用。

内核相关文件

在CoreSupport 文件夹中有core_cm3.c 和core_cm3.h 两个文件。Core_cm3.h 头文件里

面实现了内核的寄存器映射，对应外设头文件stm32f10x.h，区别就是一个针对内核的外设，一个针对片上（内核之外）的外设。core_cm3.c 文件实现了一下操作内核外设寄存器的函数，用的比较少。

我们还需要了解的是core_cm3.h 头文件中包含了“stdint.h” 这个头文件，这是一个ANSI C 文件，是独立于处理器之外的，就像我们熟知的C 语言头文件 “stdio.h” 文件一样。位于RVMDK 这个软件的安装目录下，主要作用是提供一些类型定义。

这些新类型定义屏蔽了在不同芯片平台时，出现的诸如int 的大小是16 位，还是32 位的差异。所以在我们以后的程序中，都将使用新类型如uint8_t 、uint16_t 等。在稍旧版的程序中还经常会出现如u8、u16、u32 这样的类型，分别表示的无符号的8位、16 位、32 位整型。初学者碰到这样的旧类型感觉一头雾水，它们定义的位置在STM32f10x.h 文件中。建议在以后的新程序中尽量使用uint8_t 、uint16_t 类型的定义。

启动文件

启动文件放在startup/arm 这个文件夹下面，这里面启动文件有很多个，不同型号的单片机用的启动文件不一样，有关每个启动文件的详细说明见表

我们开发板中用的STM32F103VET6 或者STM32F103ZET6 的FLASH 都是512K，属于基本型的大容量产品，启动文件统一选择startup_stm32f10x_hd.s。

Stm32f10x.h

这个头文件实现了片上外设的所以寄存器的映射，是一个非常重要的头文件，在内核中与之想对应的头文件是core_cm3.h。

system_stm32f10x.c

system_stm32f10x.c 文件实现了STM32 的时钟配置，操作的是片上的RCC 这个外设。系统在上电之后，首选会执行由汇编编写的启动文件，启动文件中的复位函数中调用的SystemInit 函数就在这个文件里面定义。调用完之后，系统的时钟就被初始化成72M。如果后面我们需要重新配置系统时钟，我们就可以参考这个函数重写。为了维持库的完整性，我们不会直接在这个文件里面修改时钟配置函数。

2. STM32F10x_StdPeriph_Driver 文件夹

文件目录：LibrariesSTM32F10x_StdPeriph_Driver

进入libraries 目录下的STM32F10x_StdPeriph_Driver 文件夹。

STM32F10x_StdPeriph_Driver 文件夹下有inc（include 的缩写）跟src（source 的简写）这两个文件夹，这里的文件属于CMSIS 之外的的、芯片片上外设部分。src 里面是每个设备外设的驱动源程序，inc 则是相对应的外设头文件。src 及inc 文件夹是ST 标准库的主要内容，甚至不少人直接认为ST 标准库就是指这些文件，可见其重要性。

在src 和inc 文件夹里的就是ST 公司针对每个STM32 外设而编写的库函数文件，每个外设对应一个 .c 和 .h 后缀的文件。我们把这类外设文件统称为： stm32f10x_ppp.c 或stm32f10x_ppp.h 文件，PPP 表示外设名称。如在上一章中我们自建的stm32f10x_gpio.c 及stm32f10x_gpio.h 文件，就属于这一类。

如针对模数转换(ADC)外设，在src 文件夹下有一个stm32f10x_adc.c 源文件，在inc 文件夹下有一个stm32f10x_adc.h 头文件，若我们开发的工程中用到了STM32 内部的ADC，则至少要把这两个文件包含到工程里。

这两个文件夹中，还有一个很特别的misc.c 文件，这个文件提供了外设对内核中的NVIC(中断向量控制器)的访问函数，在配置中断时，我们必须把这个文件添加到工程中。

3. stm32f10x_it.c、 stm32f10x_conf.h 和system_stm32f10x.c 文件

文件目录：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0ProjectSTM32F10x_StdPeriph_Template在这个文件目录下，存放了官方的一个库工程模板，我们在用库建立一个完整的工程时， 还需要添加这个目录下的stm32f10x_it.c 、stm32f10x_it.h 、stm32f10x_conf.h 和system_stm32f10x.c 这四个文件。

stm32f10x_it.c：这个文件是专门用来编写中断服务函数的，在我们修改前，这个文件已经定义了一些系统异常(特殊中断)的接口，其它普通中断服务函数由我们自己添加。但是我们怎么知道这些中断服务函数的接口如何写？是不是可以自定义呢？答案当然不是，这些都可以在汇编启动文件中找到，在学习中断和启动文件的时候我们会详细介绍

system_stm32f10x.c：这个文件包含了STM32 芯片上电后初始化系统时钟、扩展外部存储器用的函数，例如我们前两章提到供启动文件调用的“SystemInit”函数，用于上电后初始化时钟，该函数的定义就存储在system_stm32f10x.c 文件。STM32F103 系列的芯片，调用库的这个SystemInit 函数后，系统时钟被初始化为72MHz，如有需要可以修改这个文件的内容，设置成自己所需的时钟频率，但鉴于保持库的完整性，我们在做系统时钟配置的时候会另外重写时钟配置函数。

stm32f10x_conf.h：这个文件被包含进stm32f10x.h 文件。当我们使用固件库编程的时候，如果需要某个外设的驱动库，就需要包含该外设的头文件：stm32f10x_ppp.h，包含一个还好，如果是用了多外设，就需要包含多个头文件，这不仅影响代码美观也不好管理，现我们用一个头文件stm32f10x_conf.h 把这些外设的头文件都包含在里面，让这个配置头文件统一管理这些外设的头文件，我们在应用程序中只需要包含这个配置头文件即可，我们又知道这个头文件在stm32f10x.h 的最后被包含，所以最终我们只需要包含stm32f10x.h这个头文件即可，非常方便。Stm32f10x_conf.h 见代码清单10-2。默认情况下是所以头文件都被包含，没有被注释掉。我们也可以把不要的都注释掉，只留下需要使用的即可。

stm32f10x_conf.h 这个文件还可配置是否使用“断言”编译选项，见代码清单 10-3。

在ST 标准库的函数中，一般会包含输入参数检查，即上述代码中的“assert_param”宏，当参数不符合要求时，会调用“assert_failed”函数，这个函数默认是空的。实际开发中使用断言时，先通过定义USE_FULL_ASSERT 宏来使能断言，然后定义“assert_failed”函数，通常我们会让它调用printf 函数输出错误说明。使能断言后，程序运行时会检查函数的输入参数，当软件经过测试，可发布时，会取消USE_FULL_ASSERT宏来去掉断言功能，使程序全速运行。

10.1.2 库各文件间的关系

前面向大家简单介绍了各个库文件的作用，库文件是直接包含进工程即可，丝毫不用修改，而有的文件就要我们在使用的时候根据具体的需要进行配置。接下来从整体上把握一下各个文件在库工程中的层次或关系，这些文件对应到CMSIS 标准架构上。

上图描述了STM32 库各文件之间的调用关系，在实际的使用库开发工程的过程中，我们把位于CMSIS 层的文件包含进工程，除了特殊系统时钟需要修改system_stm32f10x.c，其它文件丝毫不用修改，也不建议修改。

对于位于用户层的几个文件，就是我们在使用库的时候，针对不同的应用对库文件进行增删（用条件编译的方法增删）和改动的文件。