初衷

最近在某宝发现了一个性价比很高的单片机普冉PY32F003，可以替代ST和GD，芯片只需要0.5元左右，32KB flash，4K RAM，主频也有24MHz，性价比确实高。PY32F003对标STM32F0，也是基于Arm Cortex M0+架构，可以兼容STM32的API，对于了解STM32的同学来说，学习成本几乎为0。

既然PY32F003也是Cortex M0+架构，我们当然也可以使用Keil或者IAR环境，那为什么我还要尝试使用Vscode来搭建开发环境呢？主要的诉求是：

  • 出于对软件只是产权的尊重，不想用盗版（我自己也开发软件，推己及人，尊重别人的劳动成果）
  • 囊中羞涩，买不起Keil正版。当需要商业目的开发也不怕有知识产权风险。
  • 希望使用ubuntu系统进行开发，因为主要的办公电脑是ubuntu + macos
  • 希望使用熟悉的开发工具Vscode

所以本文将介绍基于github的openPuya/PY32F0xx_Firmware仓库 + VSCODE + EIDE搭建开发环境。

实验材料准备

  1. PY32F003 Start kit开发板，可在某宝中搜索py32f003开发板，我购买的是芯岭技术的开发板(19.9元)。
  2. DAPLINK烧录工具，在某宝中搜索DAPLINK，我购买的是信泰微的（9.8元）

开发环境搭建

Vscode这里不做过多的介绍，懂得都懂，借助Vscode强大的插件系统，几乎各种语言的开发都可以基于Vscode实现，当然嵌入式也不例外。

Vscode的下载请移步vscode官网

获取PY32F0xx SDK

PY32的SDK可以从一个第三方的开源网站OpenPuya 中获取，该网站搜集了非常全面的普冉各个型号的MCU的资料及其SDK，本文介绍的PY32F003也可以从该网站获取，对应的GitHub地址为:

https://github.com/OpenPuya/PY32F0xx_Firmware

我们可以通过git工具下载sdk

cd ~/source
git clone https://github.com/OpenPuya/PY32F0xx_Firmware

EIDE

EIDE是Embedded IDE的简称，EIDE可以提供开发8051/STM8/Cortex-M/MIPS/RISC-V芯片的开发环境，该插件支持Windows/Linux/Macos系统，我们可以在Vscode的插件市场找到该插件，找到该插件后点击安装按钮进行安装即可，如下图所示：

安装好插件后，我们还需要安装dotnet环境（原来dotnet也可以在linux下运行），我们可以使用如下命令添加apt源：

curl -fsSL https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/microsoft.gpg
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/microsoft.gpg] https://packages.microsoft.com/ubuntu/$(shell lsb_release -rs)/prod noble main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/microsoft-prod.list

执行安装dotnet运行环境

sudo apt update
sudo apt install -y dotnet-runtime-8.0

安装编译工具链

PY32F0xx sdk没有带编译工具链，我们需要自行安装arm的gnu编译工具，还有gdb（调试工具）

sudo apt install -y gcc-arm-none-eabi gdb-multiarch

安装pyocd

有了编译工具链和sdk，我们还差一个烧录工具，开源的烧录方案比较出名的就包括:

  • openocd
  • pyocd

PY32 sdk内包含了一个修改过的openocd压缩包，但是该压缩包是只面向windows的（只提供了exe文件），但是我是在ubuntu中开发，这个openocd无法使用。幸好EIDE支持pyocd，而pyocd支持py32几乎全系列的芯片，所以本文将使用pyocd作为芯片的烧写工具和调试工具。

我们可以使用系统自带的python和pip工具进行安装pyocd

pip install pyocd

安装pyocd完毕后，我们可以查询一下pyocd支持哪些py32芯片：

$ pyocd pack find py32
  Part           Vendor   Pack                Version   Installed  
-------------------------------------------------------------------
  ...
  PY32F003x4     Puya     Puya.PY32F0xx_DFP   1.2.8     True       
  PY32F003x6     Puya     Puya.PY32F0xx_DFP   1.2.8     True       
  PY32F003x7     Puya     Puya.PY32F0xx_DFP   1.2.8     True       
  PY32F003x8     Puya     Puya.PY32F0xx_DFP   1.2.8     True       
  ...

搜索返回了80几行，几乎支持所有的PY32系列单片机。我们找到我们开发板对应的那一款PY32F003x6，然后执行安装：

pyocd pack install PY32F003x6

安装完成后，pyocd就算配置完成了。关于pyocd的配置，这里需要感谢参考文章《VScode调试开发PY32系列单片机》的作者。

踏上开发之旅

万事俱备，只欠东风。开发环境已经搭建好，现在我们就开始使用py32 sdk来开发第一个应用。

使用EIDE打开项目

我们使用vscode打开前面通过git下载的PY32F0xx_Firmware仓库，项目结构大概是这样的：

我们需要打开EIDE界面，并打开相应的项目目录，此处我们以GPIO_Toogle示例程序作为例子：Projects/PY32F003-STK/Example/GPIO/GPIO_Toggle/EIDE

打开项目时，我们记得需要选择EIDE文件夹下面的Project.code-workspace文件

打开成功后，我们就可以看到EIDE的配置:

修复项目配置

因为PY32F0xx_Firmware应该是使用旧的EIDE版本创建，新版的EIDE会新建一个.eide文件夹，且使用的是yaml配置文件替代json配置文件，所以打开项目后，会生成一个新的文件夹，另外由于Ubuntu系统是文件名称大小写敏感，所以有些文件在项目打开后会出现了⚠️感叹号，表示无法找到该文件，例如py32f0xx_hal_*文件，我们需要手动修改文件的路径:

选择出现警告的文件，并右击，并选择"Modify File Path"

我们需要目录的大小写，例如drivers改成Drivers，src改成Src：

例如hal_cortex.c文件修改后的路径应该为：

../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_cortex.c

另外一种快速修改目录的方法是，直接修改EIDE/.eide/eide.yml文件

批量修改:

    - name: PY32F0xx_HAL_Driver
      files:
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_rcc.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_rcc_ex.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_flash.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_gpio.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_dma.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_pwr.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_uart.c
        - path: ../../../../../../Drivers/PY32F0xx_HAL_Driver/Src/py32f0xx_hal_cortex.c
      folders: []

同样的，其他配置中，如果出现小写的目录，都需要根据实际情况修改为跟目录名匹配:

  • src -> Src
  • drivers -> Drivers

最后确认修改后，我们重新打开项目，确认没有出现⚠️图标

修改烧写配置为pyocd

修复完路径问题后，我们需要把烧写工具改为pyocd，同样的，我们需要在EIDE中完成操作:

  1. 点击Flasher Configurations右边的切换按钮：

  2. 选择pyocd

  1. 修改Target name为py32f003x6

确保linker script正确

最后我们要确保linker script跟我们的开发板要对应，例如我购买的是py32f003 start kit开发板，对应的是py32f003x6，而sdk中使用的是py32f003x8.ld，二者在flash容量的大小和ram大小都不一样，我们要根据实际情况修改ld文件的flash与内存配置：

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 4K
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 32K
}

例如py32f003x6对应的是32K flash, 4K RAM，那么我们把ld文件关于ram和flash的配置修改正确，如上所示。

编译固件

完成了上述配置后，我们可以对项目进行编译，编译方法如下所示:

我们点击编译按钮，编译完成后，我们可以查看固件的大小:

烧录固件

烧录固件，我使用的是DAP LINK烧录工具

烧录工具的接线如下所示：

DAP GND -- PY32F003 GND
DAP SCK -- PY32F003 PA14_SWCLK
DAP SWD -- PY32F003 PA13_SWIO

接好线后，我们可以点击EDIE Project工具的下载烧录按钮进行烧录，烧录成功的话，我们会在日志中看到类似如下的结果：

不出意外的话，我们就可以看到py32f003的绿色LED灯在间隔的闪烁：

如何调试

当我们的程序出现错误时，我们希望能执行断点和单步调试，这里我们需要借助pyocd + gdb完成调试工作。

启动gdbserver

pyocd提供一个gdbserver功能，我们需要使用DAPLINK连接我们的开发板，并通过如下命令启动gdbserver:

打开vscode的一个终端，并输入如下命令：

pyocd gdbserver -t py32f003x6

启动完毕后，我们可以看到如上述所示的日志，gdbserver监听的是3333端口。

gdb调试

熟悉linux程序开发的同学，对gdb肯定不陌生，这里我们使用gdb来完成调试工作，我们需要传递编译后的elf文件给gdb:

我们需要再打开一个vscode终端，并输入如下命令：

gdb-multiarch Projects/PY32F003-STK/Example/GPIO/GPIO_Toggle/EIDE/build/Project/Project.elf

进入gdb后，我们可以使用如下命令来连接上一步打开的gdbserver：

  • 连接gdbserver

    target remote :3333

  • 在main.c文件的62行添加断点

    b main.c:62

  • 列出现在的断点

    info b

  • 重置mcu

    monitor reset halt

  • 继续运行

    c

  • 打印变量的值

    p var1