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外观

建立工程框架 ​

本节介绍 ​

📝本节您将学习如何搭建基于 Keil 的代码编辑调试环境，包括文件管理、串口调试、LED 调试等。

🏆本章⽬标

1️⃣工程的创建，并了解分层架构的概念。

2️⃣开发板板载外设 LED 和串口的配置与使用。

工程创建 ​

准备工程文件 ​

TI 的 MSPM0G3507-keil 工程在 M0-SDK 已经创建好了，因为涉及到很多文件和功能，如果我们自己创建配置的话太过繁琐，这里直接去复制 M0-SDK 下的空白工程 empty。

复制到我工程的文件夹后，我重新命名为 01_template_project。

为了让工程更加方便的分享给其他用户，让其他人收到后直接编译不会报错，我们还得将一些核心文件复制到我们的工程下。

将 M0-SDK 下的 source 和 .metadata 文件夹复制到我们的工程下，同我们的工程同一个层级。

将 <M0-SDK路径>\tools\keil\ 下的 syscfg.bat 文件复制到我们的工程下，同我们的工程同一个层级。

现在外部文件已经准备完毕，打开我们的 01_template_project 工程。

工程配置 ​

在 keil 中是支持 sysconfig 这个图形化代码生成工具的，但是我们将工程从 M0-SDK 中复制了出来，导致工程中一些路径配置就不对了，需要我们重新配置。

打开我们工程的魔法棒配置，先配置 User 下的命令。该命令是当图形化代码生成工具生成代码时，能够修改我们工程中的文件。

更新命令如下：

c
cmd.exe /C "$P../../syscfg.bat '$P' empty.syscfg"

更新完成后，打开 C/C++(AC6) 选项，我们配置工程头文件的路径。

配置路径为新路径，并添加我们工程本身的根目录路径：

完成后保存，再打开 Linker 选项页，我们配置链接器。

将 Misc controls 中的路径，改为以下新路径：

c
../../source/ti/driverlib/lib/keil/m0p/mspm0g1x0x_g3x0x/driverlib.a

完成后保存，并编译工程。正常的话是没有报错的。

文件管理 ​

分层架构介绍 ​

为了不让代码变的乱七八糟，文件的管理使用的是三分层架构。

主要分为三层：最高层的应用层、中间层的协议层、底层的硬件层。

硬件层（hardware）

硬件层主要处理主控外设和外部模块的硬件程序，比如彩屏显示驱动、电机的PWM速度正反转控制、编码器数据获取、按键状态获取等等。

中间层（middle）

中间层主要是一些协议数据或开源库的处理，比如按键库、PID库等。还有把采集到的信号转换成具体的值，比如把ADC转换成电量。

应用层（app）

应用层主要是该项目的逻辑程序，比如该项目的UI、任务切换、具体的项目逻辑等。

分层管理的优点

  • 功能清晰：每层干啥一目了然，改代码不用满世界找。

  • 扩展性强：加个新功能？直接在应用层插一块就行，下层不动。

  • 复用性高：底层写好了，别的项目也能拿来用。

使用分层架构时，尽量做到每层只跟旁边的层打交道，互不越界。做着做着代码能力就提升了。

创建分层 ​

在我们的工程下，新建三个文件夹，hardware、middle、app。

这里可以给我们的工程减一下身，删除掉 gcc、iar、ticlang 文件夹。

在keil中，对我们的工程也建立三个虚拟文件夹，hardware、middle、app。

将三个文件夹的路径添加到工程头文件路径中。

调试功能配置 ​

程序开发过程中，必须做的一件事是排查Bug和修复Bug。那如何排查Bug？通过软硬件调试的手段，定位到BUG点进行修复。

调试的方法有很多，这里就先准备三种调试功能。

三种调试功能

  1. 仿真器+keil的程序仿真功能，实时查看和修改内存、寄存器值，设置断点、单步执行等。这个不需要在代码进行配置，只需要选择一个支持仿真功能的仿真下载器即可。

  2. 通过编写代码配置串口（UART）接口，与电脑进行串行通信，将程序运行时的信息、错误代码、调试日志等通过串口发送到电脑上的串口调试助手软件，从而实时监控程序运行状态。

  3. 通过编写代码控制LED灯的闪烁频率、模式等，来表示系统的不同状态或错误代码。

配置工程为 80MHz ​

打开工程的图形化代码生成工具。首先配置系统寄存器，开启时钟树配置功能。

打开时钟树，配置 HFXT 为 40MHZ，并等待10个时钟周期的时钟起振时间；设置HFCLK的时钟来源为 XTAL。

配置 SYSPLL 如下：

因 ULPCLK 只能在40MHZ及以下，所以还要对 ULPCLK 进行分频。

完成后保存并更新代码到keil中。

配置调试LED ​

开发板上板载了一个用户LED，它接到了GPIOB22引脚。根据入门手册中的点亮LED灯章节配置就好。

配置完成后，在我们工程下的 middle 文件夹下新建两个工程：mid_debug_led.c 和 mid_debug_led.h。将.c文件添加到我们keil工程的 middle 虚拟文件夹下。

往两个文件中添加代码：

c
#include "mid_debug_led.h"

static DEBUG_LED_STRUCT debug_led;

// 打开LED
void set_debug_led_on(void)
{
	debug_led.state = LED_ON;
	DL_GPIO_setPins(DEBUG_LED_PORT, DEBUG_LED_PIN_22_PIN);
}

// 关闭LED
void set_debug_led_off(void)
{
	debug_led.state = LED_OFF;
	DL_GPIO_clearPins(DEBUG_LED_PORT, DEBUG_LED_PIN_22_PIN);
}

// 切换LED状态并操作灯
void set_debug_led_toggle(void)
{
	if( debug_led.state == LED_ON )
	{
		set_debug_led_off();
	}
	else if( debug_led.state == LED_OFF )
	{
		set_debug_led_on();
	}
}

// 获取LED的状态
LED_STATE_ENUM get_debug_led_state(void)
{
	return debug_led.state;
}
c
#ifndef _MID_DEBUG_LED_H_
#define _MID_DEBUG_LED_H_

#include "ti_msp_dl_config.h"

// 定义LED状态
typedef enum {
    LED_OFF,
    LED_ON
} LED_STATE_ENUM;

// 定义调试LED结构体
typedef struct {
    LED_STATE_ENUM state;   // LED当前状态
} DEBUG_LED_STRUCT;

void set_debug_led_on(void);
void set_debug_led_off(void);
void set_debug_led_toggle(void);
LED_STATE_ENUM get_debug_led_state(void);

#endif

配置调试串口 ​

在开发板上有集成了一块 CH340E，CH340E 是一款流行的 USB 转串口芯片，广泛用于各种需要串口通信的设备中。它提供了一种低成本、便捷的方式将 USB 接口转换成标准的串口（RS232/RS485/TTL），广泛应用于单片机开发、嵌入式系统、通信设备等多个领域。

CH340E 接入到了开发板主控的 PA10 与 PA11 引脚，我们可以通过一根数据线，接入到开发板的TYPE-C接口上，即可与开发板进行串口通信。也可以接到开发板下载排针口下方的TX、RX引脚。

关于串口外设的配置，只需要根据入门手册中的串口通信章节配置就好。

配置完成后，在我们工程下的 middle 文件夹下新建两个工程：mid_debug_uart.c 和 mid_debug_uart.h。将.c文件添加到我们keil工程的 middle 虚拟文件夹下。

往两个文件中添加代码：

c
#include "mid_debug_uart.h"
#include "string.h"

DEBUG_UART_STRUCT debug_uart;

// 初始化调试串口
void debug_uart_init(void)
{
	NVIC_ClearPendingIRQ(UART_DEBUG_INST_INT_IRQN);
	NVIC_EnableIRQ(UART_DEBUG_INST_INT_IRQN);
}

//发送单个字符
void debug_uart_send_char(char ch)
{
	while( DL_UART_isBusy(UART_DEBUG_INST) == true );
	DL_UART_Main_transmitData(UART_DEBUG_INST, ch);
}

//发送字符串
void debug_uart_send_string(char* str)
{
	while(*str!=0&&str!=0)
	{
		debug_uart_send_char(*str++);
	}
}

// 获取调试串口接收到的数据
char* get_debug_uart_receive_data(void)
{
	return debug_uart.receive_buffer;
}

// 清除调试串口接收到的数据
void clear_debug_uart_receive_data(void)
{
	int i=0;
	debug_uart.receive_data_length = 0;
	for( i = 0; i < REVEIVE_BUFFER_MAX; i++ )
	{
		debug_uart.receive_buffer[i] = 0;
	}
}

// 限制接收长度
static int debug_uart_receive_limit_length(void)
{
	if( debug_uart.receive_data_length >= REVEIVE_BUFFER_MAX )
	{
		debug_uart.receive_data_length = 0;
		return 0;
	}
	return 1;
}

//调试串口的中断服务函数
void UART_DEBUG_INST_IRQHandler(void)
{
	if(  DL_UART_getPendingInterrupt(UART_DEBUG_INST) == DL_UART_IIDX_RX  )
	{
			debug_uart.receive_buffer[ debug_uart.receive_data_length++ ] = DL_UART_Main_receiveData(UART_DEBUG_INST);
			debug_uart_receive_limit_length();
	}
}
c
#ifndef _MID_DEBUG_UART_H_
#define _MID_DEBUG_UART_H_

#include "ti_msp_dl_config.h"

#define REVEIVE_BUFFER_MAX 	127

// 定义调试串口结构体
typedef struct {
	char receive_buffer[ REVEIVE_BUFFER_MAX ];
	int receive_data_length;
}DEBUG_UART_STRUCT;


void debug_uart_init(void);
void debug_uart_send_char(char ch);
void debug_uart_send_string(char* str);
char* get_debug_uart_receive_data(void);
void clear_debug_uart_receive_data(void);
#endif

调试功能验证 ​

在工程的 empty.c 中编写以下代码：

c
#include "ti_msp_dl_config.h"
#include "mid_debug_led.h"
#include "mid_debug_uart.h"
#include "string.h"

int main(void)
{
    SYSCFG_DL_init();

		debug_uart_init();

    while (1)
		{
			debug_uart_send_string("run 01_template_project demo\r\n");

			if( strstr(get_debug_uart_receive_data(), "toggle led") != NULL)
			{
				set_debug_led_toggle();
				clear_debug_uart_receive_data();
			}

			delay_cycles(CPUCLK_FREQ / 1000 * 200);
    }
}

下载器我使用的是 J-LINK，接线如下：

J-LINK开发板
5V5V
CLKCLK
SWDDIO
GNDGND
TXDRX
RXDTX

工程编译下载到开发板中。查看现象：

电脑串口助手会接收到开发板发送过来的串口数据，并且通过电脑的串口助手发送字符串 "toggle led"给开发板时，会让开发板上的LED灯状态翻转。

例程下载地址

https://gitee.com/lcsc/easy-pid-beginner-kit/tree/master/examples/Keil/

下载后程序不正常怎么办？

将工程的优化等级调整为 O0，即不优化。

图 37