直接使用寄存器地址來進行STM32開發要對每一個寄存器的地址通過查找芯片手冊，對每一個寄存器的各個位的含義也要查清楚，然后決定對那個地址的哪些位進行怎樣的設置。這種編程效率低，程序的可移植性差，程序的可讀性差。

一、CMSIS

基于cortex系列的處理器內核都是一樣的，區別在于除內核以外的外設的差異，由于這些差異，導致不同處理器移植起來比較麻煩，所以ARM與芯片廠商建立了CMSIS標準。ARM Cortex? 微控制器軟件接口標準(CMSIS：Cortex Microcontroller SoftwareInterface Standard) 。 是 Cortex-M 處理器系列的與供應商無關的硬件抽象層，使用CMSIS，可以為處理器和外設實現一致且簡單的軟件接口，從而簡化軟件的重用、縮短微控制器新開發人員的學習過程，并縮短新設備的上市時間。通過在所有Cortex-M芯片供應商產品中標準化軟件接口，這一成本會明顯降低，尤其是在創建新項目或將現有軟件遷移到新設備時。

CMSIS架構

1、CMSIS軟件層次

CMSIS可以分為多個軟件層次，分別由ARM公司、芯片供應商提供。

其中ARM提供了下列部分，可用于多種編譯器：

● 內核設備訪問層：包含了用來訪問內核的寄存器設備的名稱定義，地址定義和助手函數。同時也為RTOS(實時操作系統)定義了獨立于微控制器的接口，該接口包括調試通道定義。

● 中間設備訪問層：為軟件提供了訪問外設的通用方法。芯片供應商應當修改中間設備訪問層，以適應中間設備組件用到的微控制器上的外設。

芯片供應商擴展下列軟件層：

● 微控制器外設訪問層：提供片上所有外設的定義。

● 外設的訪問函數(可選)：為外設提供額外的助手函數。

CMSIS為Cortex-Mx微控制器系統定義了：

● 訪問外設寄存器的通用方法和定義異常向量的通用方法。

● 內核設備的寄存器名稱和內核異常向量的名稱。

● 獨立于微控制器的RTOS接口，帶調試通道。

● 中間設備組件接口(TCP/IP協議棧，閃存文件系統)。

2、CMSIS包含的組件

① 外圍寄存器和中斷定義： 適用于設備寄存器和中斷的一致接口

② 內核外設函數：特定處理器功能和內核外設的訪問函數

③ DSP 庫：優化的信號處理算法，并為 SIMD 指令提供Cortex-M4 支持

④ 系統視圖說明(SVD)：描述設備外設和中斷的XML文件。

該標準完全可擴展，可確保其適合于所有 Cortex-M處理器系列微控制器，從最小的8 KB 設備到具有復雜通信外設（如以太網或USB）的設備。（內核外設函數的內存要求少于1 KB 代碼，少于10 字節RAM）。

二、基于CMSIS應用程序的基本結構

1、CMSIS-外設訪問層的文件

① 獨立于編譯器的文件：

● Cortex-M3內核及其設備文件(core_cm3.h + core_cm3.c)

─ 訪問Cortex-M3內核及其設備：NVIC，SysTick等

─ 訪問Cortex-M3的CPU寄存器和內核外設的函數

● 微控制器專用頭文件(device.h)

對STM32F10x的頭文件為"stm32f10x.h"

─ 指定中斷號碼(與啟動文件一致)

─ 外設寄存器定義(寄存器的基地址和布局)

─ 控制微控制器其他特有的功能的函數(可選)

● 微控制器專用系統文件(system_device.c)

對STM32F10x的程序文件為"system_stm32f10x.c"，頭文件為"system_stm32f10x.h"

─ 函數SystemInit，用來初始化微控制器

─ 函數Sysem_ExtMemCtl，用來配置外部存儲器控制器。它位于文件startup_stm32f10x_xx.s /.c，在跳轉到main前調用

─SystemFrequncy，該值代表系統時鐘頻率

─ 微控制器的其他功能(可選)

② 編譯器供應商+微控制器專用啟動文件

● 編譯器啟動代碼(匯編或者C)(startup_device.s)

對STM32F10x的頭文件為"startup_stm32f10x_XX.s"，對STM32F103ZET6使用"startup_stm32f10x_hd.s

─ 微控制器專用的中斷處理程序列表(與頭文件一致)

─ 弱定義(Weak)的中斷處理程序默認函數(可以被用戶代碼覆蓋)

2、庫文件簡介

① core_cm3.c文件

在CoreSupport文件夾中有core_cm3.c和頭文件core_cm3.h，它的作用是采用Cortex-M3內核設計的SoC芯片廠商設計的芯片提供了一個進入CM3內核的接口。core_cm3.c中還有一些與編譯器(MDK、IAR等)有關的代碼。較重要的是core_cm3.c中包含stdio.h頭文件，這是一個ANSI C文件，主要作用是提供一些新類型的定義。

② system_stm32f10x.c文件

DeviceSupport文件夾下是啟動文件、外設寄存器定義、中斷向量定義層的一些文件，這些文件由ST公司提供。system_stm32f10x.c的主要作用是設置系統時鐘和總線時鐘。

③ stm32f10x.h文件

這個文件非常重要，是非常底層的文件，包含了寄存器地址和結構體類型的定義，在使用到stm32固件庫的地方都要包含它。

④ stm32f10x_it.c和stm32f10x_conf.h文件

stm32f10x_it.c這個文件主要是編寫中斷程序的，stm32f10x_conf.h被包含在stm32f10x.h文件中主要是配置外設的頭文件，我們需要什么在這里打開。

⑤ startup_stm32f10x_hd.s文件

在這個文件中有一段啟動文件，啟動文件中先初始化系統時鐘，然后才執行主函數，因此我們要注意配置時鐘在這個文件里配置。

三、創建項目，加入必要文件和配置相關參數

1、在項目文件夾下新建一個"pCMSIS"文件夾，然后在該文件夾中創建"CMSIS"、"Device"、"Startup"和"User"四個文件夾，創建不同的文件夾主要是為了分類存放不同作用的文件，便于文件管理，當項目比較復雜時方便文件管理，不分文件夾也是可以的。在"CMSIS"文件夾中復制"core_cm3.c"和"core_cm3.h"文件；在"Device"文件夾復制"stm32f10x.h"、"system_stm32f10x.c"和"system_stm32f10x.h"文件；在"Startup"文件夾下復制"startup_stm32f10x_hd.s。

2、在Keil5中新建項目pCMSIS，存放在"pCMSIS"文件夾中，點擊按鈕或者通過菜單"Project"->"Manage"->"Components,Environment,Books…"打開進行"Manage Project Items"對話框，對項目文件管理。

在"Groups"中分別添加"CMSIS"、"Device"、"Startup"和"User"四個組，并為每一個組添加上述1中敘述的文件。

3、新建一個文件并保存為"main.c"(保存在"User"文件夾下)，然后將該文件添加到"User"組中，在文件內添加如下內容：

#include "stm32f10x.h"

int main()

{

}

4、點擊工具按鈕，在對話框的"Output"選項卡中選中"Create HEX File"，在"C/C++"選項卡中的"Include Paths"項目點擊按鈕，打開"Folder Setup"對話框，添加如下包含路徑：

這時，項目框架搭建完成，可以編譯生成hex文件。

5、實現LED燈控制。

    實現過程同樣是使能GPIO時鐘、設置工作方式、點亮LED燈幾個步驟，因為前面為項目添加了幾個文件，在這些文件中包含了相關的預定義，所以編程只需要使用這些預定義即可。

① 使能GPIOC時鐘。

由于在"stm32f10x.h"文件中有上述預定義，標識符"RCC"為一個結構體類型的指針，只需要通過給RCC->APB2ENR的第4位賦值就能就能使能GPIOC的時鐘，所以使用：

RCC->APB2ENR |=0x1<<4; //開啟GPIOC時鐘

② 配置GPIOC_0為推挽輸出，50M速度。

同樣，由于在"stm32f10x.h"文件中有上述預定義，標識符"GPIOC"為一個結構體類型的指針，通過給GPIOC->CRL的3~0位設置為"0011"就可以配置GPIOC_0為推挽輸出，50M速度。即：

GPIOC->CRL &= ~(0x0F<<(4*0));   //對GPIOC_0設置為通用推挽輸出，最大速度50MHz

GPIOC->CRL |= (0x03<<(4*0));

③ 點亮LED燈。點亮LED1，需要給GPIOC_0輸出低電平，可以通過BSRR復位實現。

while(1)

{

    GPIOC->BSRR |= 0x01<<(16+0);    //對GPIOC_0復位

    delay(1000);

    GPIOC->BSRR |= 0x01<<(0+0); //對GPIOC_0置位

    delay(1000);

}

main.c的完整程序如下：

#include "stm32f10x.h"

void delay(int t)

{

     int i;

     for( ;t>0; t--)

         for(i=0;i<1000;i++);

}

int main()

{

     RCC->APB2ENR |= 0x1<<4; //ê1?üGPIOCê±?ó

     GPIOC->CRL &= ~(0x0F<<(4*0));    //??GPIOC_0éè???aí¨ó?í?íìê?3?￡??ù?è50MHz

     GPIOC->CRL |= (0x03<<(4*0));

     while(1)

     {

         GPIOC->BSRR |= 0x01<<(16+0);     //??GPIOC_0?′??

         delay(1000);

         GPIOC->BSRR |= 0x01<<(0+0); //??GPIOC_0????

         delay(1000);

     }

}

6、編譯，下載程序，LED1閃爍。