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@ -1,6 +1,6 @@ |
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# 32G431 嵌入式工程 — 代码架构与构建系统汇报 |
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# 嵌入式工程 — 代码架构与构建系统汇报 |
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> **芯片平台**: STM32G431 (ARM Cortex-M4, 170MHz, FPU) |
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> **芯片平台**: STM32H743 (ARM Cortex-M7, 400MHz, FPU) |
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> **构建系统**: CMake + Ninja + GCC ARM 工具链 |
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> **代码来源**: STM32CubeMX 生成框架 + 自研业务模块 (git submodule) |
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@ -9,26 +9,26 @@ |
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## 一、工程总体架构 |
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32g431/ ← 工程根目录 |
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robot_h743/ ← 工程根目录 |
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├── CMakeLists.txt ← 顶层构建入口 |
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├── CMakePresets.json ← 预设构建配置（一键切换产品型号） |
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├── gcc-arm-none-eabi.cmake ← 交叉编译工具链定义 |
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├── STM32G431XX_FLASH.ld ← 链接脚本（Flash 布局） |
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├── startup_stm32g431xx.s ← 启动文件 |
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├── 32g431.ioc ← CubeMX 配置文件（可视化管脚/时钟配置） |
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├── STM32H743XG_FLASH.ld ← 链接脚本（Flash 布局） |
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├── startup_stm32h743xx.s ← 启动文件 |
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├── robot_h743.ioc ← CubeMX 配置文件（可视化管脚/时钟配置） |
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├── Core/ ← 【CubeMX 生成层】MCU 基础初始化 |
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│ ├── Src/ |
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│ │ ├── main.c ← 硬件入口：时钟 / 外设初始化 → 跳转业务代码 |
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│ │ ├── gpio.c / dma.c / usart.c / fdcan.c / tim.c / iwdg.c |
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│ │ ├── stm32g4xx_hal_msp.c ← HAL MSP 回调实现 |
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│ │ ├── stm32g4xx_it.c ← 中断服务函数 |
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│ │ └── syscalls.c / sysmem.c / system_stm32g4xx.c |
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│ └── Inc/ ← 对应头文件 + stm32g4xx_hal_conf.h |
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│ │ ├── stm32h7xx_hal_msp.c ← HAL MSP 回调实现 |
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│ │ ├── stm32h7xx_it.c ← 中断服务函数 |
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│ │ └── syscalls.c / sysmem.c / system_stm32h7xx.c |
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│ └── Inc/ ← 对应头文件 + stm32h7xx_hal_conf.h |
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│ |
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├── Drivers/ ← 【芯片原厂层】ST 官方驱动 |
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│ ├── CMSIS/ ← ARM 标准 CMSIS 头文件 |
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│ └── STM32G4xx_HAL_Driver/ ← HAL + LL 驱动库（源码 + 头文件） |
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│ └── STM32H7xx_HAL_Driver/ ← HAL + LL 驱动库（源码 + 头文件） |
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│ |
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├── robot/ ← 【自研业务层】⭐ 核心应用代码 (git submodule) |
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│ ├── main/ ← 程序入口（支持编译为可执行文件或静态库） |
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@ -54,73 +54,21 @@ |
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### 2.1 分层关系图 |
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ |
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│ 应用层 (App Layer) │ |
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│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌───────────────────────┐ │ |
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│ │ Spoolend │ │ RBcore │ │ optional │ │ |
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│ │ 卷筒末端控制 │ │ 机器人核心 │ │ MK32 / TI5 电机驱动 │ │ |
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│ └──────┬───────┘ └──────┬───────┘ └───────────┬───────────┘ │ |
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└─────────┼──────────────────┼──────────────────────┼─────────────┘ |
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│ │ │ |
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┌─────────▼──────────────────▼──────────────────────▼─────────────┐ |
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│ BSP 层 (板级支持包) │ |
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│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ |
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│ │ bspMCU │ │ |
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│ │ bsp_uart / bsp_CAN / bsp_i2c / bsp_pin / bsp_cap / │ │ |
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│ │ bsp_usb / l_uart / l_can / stmflash / My_freeRTOS / │ │ |
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│ │ My_Lwip / My_print │ │ |
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│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ |
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└────────────────────────────────┬────────────────────────────────┘ |
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│ |
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┌────────────────────────────────▼────────────────────────────────┐ |
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│ 中间件层 (Middleware Layer) │ |
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────────┐ │ |
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│ │ lua │ │ log │ │ list │ │ ringbuffer │ │ |
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│ │ 脚本引擎 │ │日志框架 │ │数据结构 │ │ 环形缓冲区 │ │ |
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│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └────────────────┘ │ |
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│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ |
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│ │ common │ │ |
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│ │ 内存池 / 标准IO重定向 / 线程封装 / 时间工具 │ │ |
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│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ |
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│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ |
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│ │ peripheral │ │ |
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│ │ ATParser / button / led / com (通信协议) │ │ |
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│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ |
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└────────────────────────────────┬────────────────────────────────┘ |
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│ |
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┌────────────────────────────────▼────────────────────────────────┐ |
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│ HAL 层 (硬件抽象层) │ |
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│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ |
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│ │ STM32G4xx HAL Driver + LL Driver │ │ |
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│ │ GPIO / UART / FDCAN / TIM / DMA / IWDG / RCC / PWR ... │ │ |
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│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ |
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└────────────────────────────────┬────────────────────────────────┘ |
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│ |
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┌────────────────────────────────▼────────────────────────────────┐ |
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│ CMSIS 层 (ARM 标准层) │ |
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│ core_cm4.h / cmsis_gcc.h / mpu_armv7.h │ |
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└────────────────────────────────┬────────────────────────────────┘ |
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│ |
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┌────────────────────────────────▼────────────────────────────────┐ |
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│ 硬件 (STM32G431RB) │ |
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│ Cortex-M4 · 170MHz · 128KB Flash · 32KB SRAM │ |
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└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ |
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``` |
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### 2.2 各层职责说明 |
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| 层级 | 目录 | 职责 | 关键文件 | |
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|------|------|------|----------| |
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| **硬件层** | — | STM32G431 芯片 | — | |
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| **CMSIS 层** | `Drivers/CMSIS/` | ARM Cortex-M4 核心寄存器定义、中断向量、MPU 配置 | `core_cm4.h` | |
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| **HAL 层** | `Drivers/STM32G4xx_HAL_Driver/` | ST 官方外设驱动库，屏蔽寄存器差异 | `stm32g4xx_hal_*.c/h` | |
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| **硬件层** | — | STM32H743 芯片 | — | |
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| **CMSIS 层** | `Drivers/CMSIS/` | ARM Cortex-M7 核心寄存器定义、中断向量、MPU 配置 | `core_cm7.h` | |
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| **HAL 层** | `Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/` | ST 官方外设驱动库，屏蔽寄存器差异 | `stm32h7xx_hal_*.c/h` | |
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| **CubeMX 生成层** | `Core/Src/` & `Core/Inc/` | 由 STM32CubeMX 可视化工具自动生成，负责时钟树、GPIO、DMA、中断等基础初始化 | `main.c`, `gpio.c`, `usart.c`, `fdcan.c` | |
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| **中间件层** | `robot/library/` | 通用基础组件，与硬件无关，可跨平台复用 | `common/`, `log/`, `list/`, `ringbuffer/` | |
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| **中间件层** | `robot/peripheral/` | 外部传感器/模块驱动，通信协议封装 | `ATParser.c`, `com.c`, `button.c`, `led.c` | |
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| **中间件层** | `robot/lua/` | Lua 5.x 脚本引擎，支持运行时动态配置控制逻辑 | `lua.c`, `lvm.c`, `lapi.c` 等 | |
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| **BSP 层** | `robot/bspMCU/` | 板级支持包：CAN/UART/I2C/USB/CAP 驱动 + FreeRTOS/LwIP 集成 + Lua 绑定 | `bsp_CAN.c`, `bsp_uart.c`, `My_freeRTOS.c`, `l_can.c` | |
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| **应用层** | `robot/Spoolend/` | **卷筒末端控制**业务逻辑：Modbus 通信、Flash 参数存储 | `Spoolend.c`, `modbus.c`, `flash_operation.c` | |
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| **应用层** | `robot/Spoolend/` | **线轴端控制**业务逻辑：Modbus 通信、Flash 参数存储 | `Spoolend.c`, `modbus.c`, `flash_operation.c` | |
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|
|
| **应用层** | `robot/RBcore/` | **机器人核心控制**：运动算法、驱动接口 | `BHBF_robot.c`, `drv_interface.c` | |
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|
| **应用层** | `robot/optional/` | 可选电机组件：MK32 电机 / TI5 电机驱动 | `msp_MK32.c`, `msp_TI5MOTOR.c` | |
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@ -130,34 +78,7 @@ |
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### 3.1 构建流程图 |
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CMakePresets.json gcc-arm-none-eabi.cmake |
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│ │ |
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│ 选择预设 (Spool-end / robot) │ 定义交叉编译工具链 |
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▼ ▼ |
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┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ |
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│ CMake Configure │ |
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│ cmake --preset Spool-end │ |
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│ │ |
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│ ① 读取预设 → 设置 BUILD_LUA=ON, BUILD_BSPMCU=ON ... │ |
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│ ② 加载 toolchain → arm-none-eabi-gcc / -mcpu=cortex-m4 │ |
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│ ③ 扫描 robot/ 子模块 → 按 option 启用对应模块 │ |
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│ ④ 生成编译宏 (BUILD_BSPMCU, BUILD_SPOOLEND ...) │ |
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│ ⑤ 生成链接依赖树 │ |
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└──────────────────────────┬─────────────────────────────────┘ |
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│ |
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▼ |
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┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ |
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│ Build (Ninja) │ |
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│ │ |
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│ 各模块编译为 .a 静态库： │ |
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│ libcommon.a libperipheral.a libbspMCU.a │ |
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│ liblua.a libSpoolend.a liblog.a │ |
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│ liblist.a libringbuffer.a libRBcore.a │ |
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│ │ |
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│ 最终链接 → 32g431.elf → 32g431.bin / 32g431.hex │ |
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└────────────────────────────────────────────────────────────┘ |
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### 3.2 模块化构建机制 |
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@ -191,7 +112,7 @@ add_module(optional optional OFF OFF) |
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| 预设名称 | 用途 | 启用模块 | |
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|----------|------|----------| |
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| **Spool-end** | 卷筒末端产品 | common + peripheral + lua + bspMCU + Spoolend + log + ringbuffer + list | |
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| **Spool-end** | 线轴端控制器产品 | common + peripheral + lua + bspMCU + Spoolend + log + ringbuffer + list | |
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| **robot** | 继承 Spool-end + 额外 | 再加 RBcore + optional + FreeRTOS + LwIP + TALNET | |
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|
### 3.4 CMake 构建系统的核心优势 |
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@ -289,32 +210,7 @@ robot/Spoolend/ |
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## 六、从 CubeMX 到 CMake 的工作流 |
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┌─────────────────────┐ |
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│ STM32CubeMX (.ioc) │ ← 可视化配置管脚、时钟、外设、中断 |
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└──────────┬──────────┘ |
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│ 生成代码 |
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┌─────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ |
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│ Core/Src & Inc │ │ robot/ (submodule) │ |
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│ (CubeMX 生成) │ │ (手写业务代码) │ |
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└──────────┬──────────┘ └──────────┬───────────┘ |
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│ │ |
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│ ┌─────────────────┘ |
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▼ ▼ |
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┌──────────────────────────────────────┐ |
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│ CMakeLists.txt │ |
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│ add_subdirectory(cmake/stm32cubemx)│ |
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│ add_subdirectory(robot) │ |
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│ target_link_libraries(...) │ |
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└──────────────────┬───────────────────┘ |
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│ |
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▼ |
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┌──────────────────────────────────────┐ |
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│ 32g431.elf → .bin / .hex │ |
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│ 烧录到 STM32G431 │ |
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└──────────────────────────────────────┘ |
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``` |
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> **CubeMX 负责硬件配置，CMake 负责构建编排，robot 子模块负责业务逻辑**——三者职责清晰，互不干扰。 |
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