zephyr移植到STM32

韦东山2025-01-07 10:31

Zephy如何移植到单片机

开发板：DshanMCUF407

官方开发文档：入门指南 --- Zephyr Project Documentation

1. Window下搭建开发环境

1.1 安装Choncolatey

在 powershell 管理员下执行如下命令：

c 复制代码 
Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))

1.2 安装相关依赖

c 复制代码 
choco feature enable -n allowGlobalConfirmation
choco install cmake --installargs 'ADD_CMAKE_TO_PATH=System'
choco install ninja gperf python311 git dtc-msys2 wget 7zip

同样是在管理员模式下执行以上命令，使用cmd也是可以的；

1.3创建虚拟python环境

以普通用户身份打开终端窗口

c 复制代码 
cd %HOMEPATH%
python -m venv zephyrproject\.venv

激活虚拟环境：

cmd 下使用以下命令激活：

c 复制代码 
zephyrproject\.venv\Scripts\activate.bat

powershell 下使用以下命令激活：

c 复制代码 
zephyrproject\.venv\Scripts\Activate.ps1

退出虚拟环境：

c 复制代码 
(.venv)deactivate

1.4 安装west

1.4.1 使用 pip 安装 west

west是Zephyr自己的构建元工具,实际上Zephyr是基于Cmake编写的,west会根据当前环境去调用cmake去编译,这样为我们省去了许多编译步骤.

c 复制代码 
pip install west
1.4.2 检查 west 安装路径

完成安装后，执行以下命令验证 west 是否安装成功：

c 复制代码 
west --version

如果显示 west 的版本号，说明安装成功，可以继续使用 west 命令。如果仍然出现无法识别 west 命令的情况，尝试west 安装路径添加到环境变量：

默认情况下，pip 安装的包会放在 Scripts 目录中。请确认 Scripts 路径是否已添加到系统环境变量中。

west 的安装目录可能在以下路径中（假设 Python 安装在默认位置）：

c 复制代码 
C:\Users\100ask\AppData\Roaming\Python\Python311\Scripts
1.4.3 将 Scripts路径添加到环境变量
  1. 打开 "环境变量" 设置（右键"此电脑" -> "属性" -> "高级系统设置" -> "环境变量"）。
  2. 在 "系统变量" 中找到 Path 变量并编辑。
  3. 添加 Scripts 文件夹路径，例如：
c 复制代码 
C:\Users\100ask\AppData\Roaming\Python\Python311\Scripts
  1. 确保更改后点击 "确定" 并重启 PowerShell。
1.4.4 验证安装

重启 PowerShell，然后运行以下命令验证 west 是否安装成功：

c 复制代码 
west --version

如果仍然出现无法识别 west 命令的情况，尝试直接使用以下命令执行：

c 复制代码 
python -m west ...

1.5 获取zephyr源码和安装python依赖

新建一个文件夹zephyrproject，执行以下操作：

c 复制代码 
west init zephyrproject // 初始化zephyr环境并获取源码
cd zephyrproject        // 进入zephyrproject目录
west update				// 更新zephyr源码

导出 Zephyr Cmake package

c 复制代码 
west zephyr-export

这个package可以让Cmake自动加载构建Zephyr应用程序需要的样本代码

安装 python依赖

c 复制代码 
pip install -r %HOMEPATH%\zephyrproject\zephyr\scripts\requirements.txt

-r是指定依赖文件；

%HOMEPATH%是哪个路径下。

1.6 安装Zephyr SDK

Zephyr 软件开发工具包 （SDK） 包含适用于 Zephyr 支持的每个架构的工具链，这些工具链 包括编译器、汇编器、链接器和其他构建所需的程序 Zephyr 应用程序。

使用 安装 Zephyr SDK

c 复制代码 
cd %HOMEPATH%\zephyrproject\zephyr
west sdk install

如果安装不成功，大多数是网络原因，可跟换网络重新进行，也可以进入官网直接获取，然后解压

最后运行文件夹下 setup.cmd，只需要运行一次就好，如果不更改SDK源码的情况下：

2.编译构建程序（虚拟开发板）

首先我们可以编译一个例程，Sample文件下有很多的示例，我这里编译一个Blinky,led闪烁的示例：

如果您不确定 west 为您的开发板使用什么名称，可以使用该名称来获取 Zephyr 支持的所有开发板的列表。west boards

使用 west 构建 Blinky，为您的板进行适当的更改：<your-board-name>

c 复制代码 
cd %HOMEPATH%\zephyrproject\zephyr
west build -p always -b <your-board-name> samples\basic\blinky

例如：我们采用qemu_cortex_m3，运行Blinky程序，编译结果如下：

打开cmd.exe,进入zephyr目录，启动虚拟环境：

运行Blinky程序：

在zephyr目录中有一个虚拟的qemu开发板类型，我们可以安装qemu使用虚拟开发板验证我们的环境：

c 复制代码 
cd zephyrproject\zephyr
west build -p always -b <qemu_cortex_m3> samples/hello_world

执行以下命令运行程序：

c 复制代码 
west build -t run

3.在STM32H750上运行zephyr

当你拿到一个板时可以在zephyr的boards目录下查看是否支持,根据你板子的核以及型号去查

比如我的是stm32h750系列的,这里我通过开发板上的板名去查

c 复制代码 
cd /scr/zephyrproject/zephyr/boards/st
dir

使用dir命令列出st目录下所有开发板，看一下有没有符合自己的开发板；

也可以使用vscode 打开zephyrproject工程文件，进入boards/st目录下手动找到符合我们的开发板，或者vscode搜索STM32h750,找到我们需要的：

注意：搜索时需要找到boards目录下的，如下图所示：

3.1 新建boards相关文件

我们需要在zephyr/boards/st/ 下新建一个我们的开发板的文件夹，如果官方支持的开发板里没有和我们板子主控相同的，需要找个相近的复制一下，这里我复制的是stm32h750b_dk

将我们复制下来的开发板文件夹改成我们自己开发板的名字，文件夹内与板子名称有关的文件同一样修改成对应的名字：

3.2 修改boards相关配置文件

我们从上往下一次查看并修改每个文件得内容：

修改openocd配置文件：

c 复制代码 
source [find interface/stlink-dap.cfg]
transport select "dapdirect_swd"

set WORKAREASIZE 0x2000
set CHIPNAME STM32H750ZBTx
set BOARDNAME STM23H750ZBT6

source [find target/stm32h7x.cfg]

# Use connect_assert_srst here to be able to program
# even when core is in sleep mode
# reset_config srst_only srst_nogate connect_assert_srst

$_CHIPNAME.cpu0 configure -event gdb-attach {
        echo "Debugger attaching: halting execution"
        #reset halt
        gdb_breakpoint_override hard
}

$_CHIPNAME.cpu0 configure -event gdb-detach {
        echo "Debugger detaching: resuming execution"
        resume
}

# Due to the use of connect_assert_srst, running gdb requires
# to reset halt just after openocd init.
rename init old_init
proc init {} {
        old_init
        reset halt
}

如果想使用openocd进行烧录，安装好openocd,按照如上配置既可。

修改board.cmake文件：

这里要指定我们使用那种方法进行烧录，这个支持使用stm32cubeprogrammer、Jlink、openocd

stm32cubeprogrammer和openocd我这里都是使用Stlink进行烧录

**修改board.yml文件 **

修改Kconfig.defconfig和Kconfig.stm32h750zbt6文件

仅修改名字，其他保持不变。

修改stm32h750zbt6_defconfig文件：

修改stm32h750zbt6.dts文件:

修改为对应头文件和开发板名称

修改配置文件：

修改led和串口

串口需要修改为usart1,TX->pa9,RX->pa10

完整dts的配置如下：

c 复制代码 
/*
 * Copyright (c) 2023-2024 STMicroelectronics
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 */

/dts-v1/;
#include <st/h7/stm32h750Xb.dtsi>
#include <st/h7/stm32h750xbhx-pinctrl.dtsi>
#include "arduino_r3_connector.dtsi"
#include <zephyr/dt-bindings/input/input-event-codes.h>

/ {
	model = "STMicroelectronics STM32H750ZBT6";
	compatible = "st,stm32h750zbt6";

	chosen {
		zephyr,console = &usart1;
		zephyr,shell-uart = &usart1;
		zephyr,sram = &sram0;
		zephyr,flash = &flash0;
		zephyr,flash-controller = &mt25ql512ab1;
		zephyr,display = &ltdc;
	};

	sdram2: sdram@d0000000 {
		compatible = "zephyr,memory-region", "mmio-sram";
		device_type = "memory";
		reg = <0xd0000000 DT_SIZE_M(16)>; /* 128Mbit */
		zephyr,memory-region = "SDRAM2";
		zephyr,memory-attr = <( DT_MEM_ARM(ATTR_MPU_RAM) )>;
	};

	ext_memory: memory@90000000 {
		compatible = "zephyr,memory-region";
		reg = <0x90000000 DT_SIZE_M(256)>; /* max addressable area */
		zephyr,memory-region = "EXTMEM";
		/* The ATTR_MPU_EXTMEM attribut causing a MPU FAULT */
		zephyr,memory-attr = <( DT_MEM_ARM(ATTR_MPU_IO) )>;
	};

	leds {
		compatible = "gpio-leds";
		led_1: led_1 {
			gpios = <&gpiof 9 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			label = "User1 LD1";
		};
		led_2: led_2 {
			gpios = <&gpiof 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			label = "User2 LD2";
		};
	};

	gpio_keys {
		compatible = "gpio-keys";
		user_button: button {
			label = "User";
			gpios = <&gpioc 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			zephyr,code = <INPUT_KEY_0>;
		};
	};

	aliases {
		led0 = &led_1;
		led1 = &led_2;
		sw0 = &user_button;
		die-temp0 = &die_temp;
	};
};

&clk_hse {
	clock-frequency = <DT_FREQ_M(25)>;
	status = "okay";
};

&clk_lse {
	status = "okay";
};

&ltdc {
	pinctrl-0 = <&ltdc_r0_pi15 &ltdc_r1_pj0 &ltdc_r2_pj1 &ltdc_r3_ph9
		&ltdc_r4_pj3 &ltdc_r5_pj4 &ltdc_r6_pj5 &ltdc_r7_pj6
		&ltdc_g0_pj7 &ltdc_g1_pj8 &ltdc_g2_pj9 &ltdc_g3_pj10
		&ltdc_g4_pj11 &ltdc_g5_pi0 &ltdc_g6_pi1 &ltdc_g7_pk2
		&ltdc_b0_pj12 &ltdc_b1_pj13 &ltdc_b2_pj14 &ltdc_b3_pj15
		&ltdc_b4_pk3 &ltdc_b5_pk4 &ltdc_b6_pk5 &ltdc_b7_pk6
		&ltdc_de_pk7 &ltdc_clk_pi14 &ltdc_hsync_pi12 &ltdc_vsync_pi9>;
	pinctrl-names = "default";

	disp-on-gpios = <&gpiod 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

	ext-sdram = <&sdram2>;
	status = "okay";

	clocks = <&rcc STM32_CLOCK_BUS_APB3 0x00000008>,
		<&rcc STM32_SRC_PLL3_R NO_SEL>;

	width = <480>;
	height = <272>;
	pixel-format = <PANEL_PIXEL_FORMAT_RGB_565>;
	display-timings {
		compatible = "zephyr,panel-timing";
		de-active = <1>;
		pixelclk-active = <0>;
		hsync-active = <0>;
		vsync-active = <0>;
		hsync-len = <1>;
		vsync-len = <10>;
		hback-porch = <43>;
		vback-porch = <12>;
		hfront-porch = <8>;
		vfront-porch = <4>;
	};
	def-back-color-red = <0xFF>;
	def-back-color-green = <0xFF>;
	def-back-color-blue = <0xFF>;
};

&pll {
	div-m = <5>;
	mul-n = <192>;
	div-p = <2>;
	div-q = <2>;
	div-r = <5>;
	clocks = <&clk_hse>;
	status = "okay";
};

&pll3 {
	div-m = <5>;
	mul-n = <192>;
	div-p = <2>;
	div-q = <20>;
	div-r = <99>;
	clocks = <&clk_hse>;
	status = "okay";
};

&rcc {
	clocks = <&pll>;
	clock-frequency = <DT_FREQ_M(480)>;
	d1cpre = <1>;
	hpre = <2>;
	d1ppre = <2>;
	d2ppre1 = <2>;
	d2ppre2 = <2>;
	d3ppre = <2>;
};

&usart1 {
	pinctrl-0 = <&usart1_tx_pa9 &usart1_rx_pa10>;
	pinctrl-names = "default";
	current-speed = <115200>;
	status = "okay";
};

&quadspi {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&quadspi_clk_pf10 &quadspi_bk1_ncs_pg6
		     &quadspi_bk1_io0_pd11 &quadspi_bk1_io1_pf9
		     &quadspi_bk1_io2_pf7 &quadspi_bk1_io3_pf6
		     &quadspi_bk2_io0_ph2 &quadspi_bk2_io1_ph3
		     &quadspi_bk2_io2_pg9 &quadspi_bk2_io3_pg14>;
	dual-flash;
	status = "okay";

	mt25ql512ab1: qspi-nor-flash-1@90000000 {
		compatible = "st,stm32-qspi-nor";
		reg = <0x90000000 DT_SIZE_M(64)>; /* 512 Mbits */
		qspi-max-frequency = <72000000>;
		spi-bus-width = <4>;
		reset-cmd;
		status = "okay";

		partitions {
			compatible = "fixed-partitions";
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <1>;

			partition@0 {
				reg = <0x0 DT_SIZE_M(64)>;
			};
		};
	};

	mt25ql512ab2: qspi-nor-flash-2@90000000 {
		compatible = "st,stm32-qspi-nor";
		reg = <0x90000000 DT_SIZE_M(64)>; /* 512 Mbits */
		qspi-max-frequency = <72000000>;
		status = "okay";
	};
};

&fmc {
	pinctrl-0 = <&fmc_nbl0_pe0 &fmc_nbl1_pe1
		&fmc_sdclk_pg8 &fmc_sdnwe_ph5 &fmc_sdcke1_ph7
		&fmc_sdne1_ph6 &fmc_sdnras_pf11 &fmc_sdncas_pg15
		&fmc_a0_pf0 &fmc_a1_pf1 &fmc_a2_pf2 &fmc_a3_pf3 &fmc_a4_pf4
		&fmc_a5_pf5 &fmc_a6_pf12 &fmc_a7_pf13 &fmc_a8_pf14
		&fmc_a9_pf15 &fmc_a10_pg0 &fmc_a11_pg1
		&fmc_a14_pg4 &fmc_a15_pg5 &fmc_d0_pd14 &fmc_d1_pd15
		&fmc_d2_pd0 &fmc_d3_pd1 &fmc_d4_pe7 &fmc_d5_pe8 &fmc_d6_pe9
		&fmc_d7_pe10 &fmc_d8_pe11 &fmc_d9_pe12 &fmc_d10_pe13
		&fmc_d11_pe14 &fmc_d12_pe15 &fmc_d13_pd8 &fmc_d14_pd9
		&fmc_d15_pd10>;
	pinctrl-names = "default";
	status = "okay";

	sdram {
		status = "okay";
		power-up-delay = <100>;
		num-auto-refresh = <8>;
		mode-register = <0x230>;
		refresh-rate = <0x603>;
		bank@1 {
			reg = <1>;
			st,sdram-control = <STM32_FMC_SDRAM_NC_8
				STM32_FMC_SDRAM_NR_12
				STM32_FMC_SDRAM_MWID_16
				STM32_FMC_SDRAM_NB_4
				STM32_FMC_SDRAM_CAS_3
				STM32_FMC_SDRAM_SDCLK_PERIOD_2
				STM32_FMC_SDRAM_RBURST_ENABLE
				STM32_FMC_SDRAM_RPIPE_1>;
			st,sdram-timing = <2 7 4 7 2 2 2>;
		};
	};
};

&rtc {
	clocks = <&rcc STM32_CLOCK_BUS_APB4 0x00010000>,
		 <&rcc STM32_SRC_LSE RTC_SEL(1)>;
	status = "okay";
};

&die_temp {
	status = "okay";
};

&adc3 {
	st,adc-clock-source = <SYNC>;
	st,adc-prescaler = <4>;
	status = "okay";
};

/* Arduino Header pins: Tx:D1, Rx:D0 */
/* LPUART1 can also be used with this pins */
&usart1 {
	dma-names = "tx", "rx";
	pinctrl-0 = <&usart1_tx_pa9 &usart1_rx_pa10>;
	pinctrl-names = "default";
	current-speed = <115200>;
	status = "okay";
};

4.测试

修改好之后，我们编译一个zephyr自带的跑马灯demo试一下，使用指令：

c 复制代码 
west build -p always -b stm32h750zbt6 samples/basic/blinky

编译无问题，接好调试器后，我们使用以下命令进行下载：

c 复制代码 
west flash //使用stm32cubeprogrammer 进行下载
west flash -r openocd   //使用openocd进行下载
west flash -r jlink     //使用jlink进行下载

烧录完成后，我们可以看到开发板led1开始闪烁，并且也可以通过串口查看到打印出led的状态；

注意：

如果成功烧录没有反应，检查stm32h750zbt6_defconfig文件有没有配置系统时钟和外部HSE时钟

关闭HSE旁路模式

去掉hse-bypass，重新编译，烧录，板子就正常运行了。

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