STM32 튜토리얼 01 - 프로젝트 생성 및 디버깅하기

1. STM32 Cube IDE 설치하기

• 공식 사이트에서 운영체제에 맞는 것을 설치한다.
• 오제이 튜브를 확인하며 설치하면 편하다.

2. Workspace 생성 및 설정하기

2.1. Workspace 생성

• Workspace 설정 후 Launch 버튼을 누른다. 이때 경로는 무조건 영어로 설정한다.

• Impormation Center를 닫으면 빈 Workspcace가 나타난다.
• Workspace 안에선 여러 개의 프로젝트를 관리할 수 있다.

2.2. Text file Encoding 설정

• Window → Preferences → General → Workspace 클릭
• 오픈 소스를 활용할 때 한글이 존재하면 문제가 발생할 수 있으므로 Text file encoding을 항상 UTF-8로 설정한다.

2.3. Coding Style 설정

• C/C++ → Coding Style → Formatter → New 버튼 클릭

• 이름은 아무거나 적고, 베이스로 할 것을 GNU로 설정한다.

• Indentation → General settings에서 Tab policy는 Spaces only, Indentation size는 2로 변경한다.
• Braces → Brace positions에서 마지막 설정을 제외하고 모두 Next line으로 변경한다.

2.4. Launch Operation 설정

• Run/Debug → Launching → Launch Operation에서 Always launch the previously launched application으로 변경한다.
• 이후 Apply and Close 클릭

3. Project 생성 및 설정하기

3.1. Project 생성

• File → New → STM32 Project 클릭

• STM32F401RET6 선택 후 Next 클릭

• Project Name에 MCU 이름을 바탕으로 설정하고, Location에 Project Name을 뒤에 적는다. 자동으로 해당 폴더가 생성된다.
• Targeted Project Type을 Empty로 설정한다.

• 프로젝트를 생성하면 위와 같은 구조로 파일을 자동으로 생성한다.
• main 함수(main.c), 스타터 코드(startup_stm32f401retx.s), 시스템 콜백 함수(syscalls.c, sysmem.c), 링커 스크립트 파일(STM32F401RETX_FLASH.ld, STM32F401RETX_RAM.ld)로 구성된다.

3.2. 파일 구성 변경하기

• 우선 위와 같이 파일 구조를 바꾸자

• 가장 위에 존재하는 stm32f401_fw 프로젝트에 src 폴더를 생성한다.

- stm32f401_fw
	- src
		- ap
		- bsp
			- ldscript
				- STM32F401RETX_FLASH.ld
				- STM32F401RETX_RAM.ld
			- startup
				- startup_stm32f401retx.s
			- syscalls.c
			- sysmem.c
		- common
		- hw
		- lib

• main.c 파일을 삭제하고 위와 같이 폴더 및 파일을 구성한다. 폴더만 생성하고 파일은 새롭게 생성하지 않았다.

- stm32f401_fw
	- src
		- ap
			- ap.c
			- ap.h
		- bsp
			- ldscript
				- STM32F401RETX_FLASH.ld
				- STM32F401RETX_RAM.ld
			- startup
				- startup_stm32f401retx.s
			- bsp.c
			- bsp.h
			- syscalls.c
			- sysmem.c
		- common
			- def.h
		- hw
			- hw_def.h
			- hw.c
			- hw.h
		- lib
		- main.c
		- main.h

• 각 폴더에 맞게 파일을 생성한다.
• 파일의 기본적인 구성은 끝났다.

4. 기본적인 코드 작성하기

• ap.h

    #ifndef SRC_AP_AP_H_
    #define SRC_AP_AP_H_
      
    #include "hw.h"
      
    void apInit(void);
    void apMain(void);
      
    #endif /* SRC_AP_AP_H_ */
  

• ap.c

    #include "ap.h"
      
    void apInit(void)
    {
      
    }
      
    void apMain(void)
    {
      while(1)
      {
      
      }
    }
  

  ap.c의 apMain 함수에 무한 루프(while)을 넣는 이유는 main.c의 내용을 간소화하기 위함이다. apMain 함수가 진짜 main이 될 예정이다.

• bsp.h

    #ifndef SRC_BSP_BSP_H_
    #define SRC_BSP_BSP_H_
      
    #include "def.h" // common/def.h 가져오기
      
    void bspInit(void);
      
    // 공동으로 사용하는 함수들 정리
    void delay(uint32_t ms); // ms 단위로 시간 지연하는 함수
    uint32_t millis(void);  // ms 단위로 count 하는 함수
      
    #endif /* SRC_BSP_BSP_H_ */
  

• bsp.c

    #include "bsp.h"
      
    void bspInit(void)
    {
      
    }
      
    void delay(uint32_t ms)
    {
      
    }
      
    uint32_t millis(void)
    {
      return 0;
    }
  

• def.h

    #ifndef SRC_COMMON_DEF_H_
    #define SRC_COMMON_DEF_H_
      
    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>
    #include <stdbool.h>
      
    #endif /* SRC_COMMON_DEF_H_ */
  

  공통으로 사용할 것들을 작성한다. 전체적인 수정이 필요할 때 def.h에서 수정하면 전체가 바뀌도록 코드를 작성한다. 유지보수를 쉽게 할 수 있다.

• hw_def.h

    #ifndef SRC_HW_HW_DEF_H_
    #define SRC_HW_HW_DEF_H_
      
    // hw 폴더 내에서 공통적으로 사용하게 될 것을 작성한다.
    #include "def.h"
    #include "bsp.h"
      
    #endif /* SRC_HW_HW_DEF_H_ */
  

• hw.h

    #ifndef SRC_HW_HW_H_
    #define SRC_HW_HW_H_
      
    #include "hw_def.h"
      
    void hwInit(void);
      
    #endif /* SRC_HW_HW_H_ */
  

• hw.c

    #include "hw.h"
      
    void hwInit(void)
    {
      bspInit();
    }
  

• main.h

    #ifndef SRC_MAIN_H_
    #define SRC_MAIN_H_
      
    #include "ap.h"
      
    #endif /* SRC_MAIN_H_ */
  

• main.c

    #include "main.h"
      
    int main(void)
    {
      hwInit();
      apInit();
      
      apMain();
      
      return 0;
    }
  

5. Build 및 include 경로 설정하기

5.1. Build

• 첫 번째 방법은 위 카테고리를 활용하는 것이다. Project → Build Project 클릭

• 두 번째 방법은 Project Explorer를 활용하는 것이다. Project Explorer에서 프로젝트(stm32f401_fw)를 우클릭 한 후 Build Project를 클릭한다.

5.2. include 경로 설정

• build를 하게 되면 아래 Console 창에 결과가 나타난다. 위 사진을 보면 오류가 많이 발생한 것을 볼 수 있다. 이는 include 경로를 설정하지 않아 발생한 것이다.

• Project → Properties를 클릭한다.

• C/C++ Build → Settings → Tool Settings → MCU GCC Complier → Preprocessor를 클릭한다.
• Define symbols에 저장된 것을 모두 삭제한다.

• C/C++ Build → Settings → Tool Settings → MCU GCC Complier → include paths를 클릭한다.
• Include paths에 존재하는 것을 모두 삭제한다.

• Add 버튼을 클릭하여 코드를 작성한 모든 폴더의 경로를 추가한다.

5.3. Linker Script 경로 설정

• 위 과정에서 링커 스크립트 파일을 옮겼기 때문에 경로 설정을 추가로 진행해야 한다.
• C/C++ → Settings → Tool Settings → MCU GCC Linker → General을 클릭한다.
• Linker Script를 ${workspace_loc:/${ProjName}/src/bsp/ldscript/STM32F401RETX_FLASH.ld} 로 변경한다.
• 이후 빌드를 진행한다.

• 에러 없이 build 된 것을 확인할 수 있다.
• Console 오른쪽을 보면 Build Analyzer가 있다. build 진행 후 다양한 정보를 보여준다.

5.4. Build Analyzer

• Memory Regions는 메모리의 사용량을 보여준다.

• Memory Details는 각 메모리의 섹션을 보여준다.
• .isr_vector: FlASH의 시작 주소와 같다. 스타터 코드에 정의되어 있다.
• .bss: 전역 변수를 의미한다.
• ._user_heap_stack: 힙의 시작 주소를 의미한다.

6. 디버깅

6.1. Debug Configurations

• Run → Debug Configurations 클릭하기

• STM32 C/C++ Application을 더블 클릭하면 자동으로 프로젝트가 적용된다.

• Browse 버튼을 눌러 수동으로 프로젝트를 선택한다.
• Browse 버튼을 눌렀는데 프로젝트가 하나도 존재하지 않는다면? 프로젝트를 다시 build 한 후 확인해본다.

이후 Apply 버튼을 누르고 Debug 버튼을 클릭한다.

• 디버깅을 처음하게 되면 뜨는 창이다. 디버깅 시 프로그램 메뉴 구성이 변하는데 이것을 바꿀 거냐는 뜻이다. 체크 박스를 클릭하여 항상 바뀌도록 설정한다.

6.2. 디버깅 오류

• ST-LINK를 찾을 수 없다는 오류와 함께 디버깅이 되지 않는다.
• 펌웨어 업데이트가 필요하다는 것을 깨닫게 되었다. (오제이 튜브)

• 공식 사이트에서 STM32 ST-LINK utility를 설치한다.
• 프로그램 실행 오류가 발생하여 해당 사이트에서 해결하였다.

• STM을 노트북과 연결한 상태에서 ‘STM32 ST-LINK Utility’ 프로그램을 실행한다.
• Target → Connect 를 클릭하여 연결한다.

• ST-LINK → Firmware update 클릭

• Device Connect 버튼 클릭

• Device 정보가 뜨면, Yes 버튼을 클릭한다.

• 펌웨어가 업데이트 되었다.
• 이제 다시 STM32 Cube IDE로 돌아간다.

• build 후 디버깅을 시도하면 펌웨어 업데이트를 하라고 한다. 분명 ‘STM32 ST-LINK Utility’ 프로그램에서 업데이트를 진행하였지만 다시 해준다.
• 이후 다시 디버깅을 시도하면 hwInit 함수에서 브레이크 포인트가 걸린 것을 확인할 수 있다.

7. 참고 문헌

• STM32 펌웨어 기초 01 - 프로젝트 생성 및 디버깅하기
• [오제이 튜브] 임베디드 4강 Hello!! GPIO!!