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stm32-baremetal

stm32-baremetal

github.com/mohitmishra786開発269374 回インストール18 週間前に更新
リポジトリ

stm32-baremetal について

STM32 HALを使わず、CMSISデバイスヘッダーとスタートアップコードで最小構成のSTM32ファームウェアを作るためのエージェント向けスキルです。クロック設定、レジスタ操作、リンカースクリプト、再現可能なビルドを扱います。

主な機能

  1. 01CMSISのみのプロジェクト構成
  2. 02RCCクロック設定
  3. 03ペリフェラルレジスター操作
  4. 04リンカーとフラッシュ配置
  5. 05arm-none-eabi-gccのビルド設定

活用シーン

  1. 01Cube HALなしでSTM32開発を開始
  2. 02サンプルをレジスターレベルのドライバーへ移植
  3. 03クロックやフラッシュ配置の問題を調査
  4. 04RTOS導入前にSTM32レジスターを学習

インストール

コマンドをコピーしてターミナルで実行します。

$npx skills add https://github.com/mohitmishra786/low-level-dev-skills --skill stm32-baremetal

インストール後、Claude Code で/stm32-baremetalを入力して読み込まれたか確認します。

詳細

STM32 ベアメタル（CMSIS、HAL なし）

目的

CMSIS デバイスヘッダーとスタートアップコードのみを使用する最小限の STM32 ベアメタルプロジェクトについて、エージェントをガイドします。STM32 HAL は使用せず、STM32F/G/H/L ファミリー向けのクロック設定、リンカースクリプトの統合、ペリフェラルレジスターへのアクセス、再現可能なビルドレイアウトを扱います。

使用する場面

  • Cube HAL に依存せずに STM32 ファームウェアを開始する場合
  • ベンダーのサンプルをレジスターレベルのドライバーに移植する場合
  • skills/baremetal/baremetal-startup と skills/embedded/linker-scripts を統合する場合
  • STM32 のクロックやフラッシュ配置の問題をデバッグする場合
  • RTOS や Zephyr の前に、STM32 のレジスターレベルの操作を学ぶ場合

ワークフロー

1. 最小限のプロジェクトレイアウト
stm32-bare/
├── startup_stm32f407xx.s   # vector table + Reset_Handler
├── system_stm32f4xx.c      # SystemInit(), SystemCoreClockUpdate()
├── stm32f407xx.h           # CMSIS (from ST pack or copy)
├── linker.ld               # FLASH/RAM regions
├── main.c
└── Makefile

CMSIS-Core（core_cm4.h）と、ST CMSIS パックまたはオープンソースのパック（例：stm32-cmsis-device-f4）に含まれるデバイスヘッダーを使用します。

2. クロック設定（RCC）

STM32 では、高速ペリフェラルを使用する前に、HSE/HSI と PLL を明示的に設定する必要があります。

/* system_stm32f4xx.c — simplified PLL from 8 MHz HSE */
void SystemInit(void)
{
    RCC->CR |= RCC_CR_HSEON;
    while (!(RCC->CR & RCC_CR_HSERDY)) {}

    RCC->PLLCFGR = RCC_PLLCFGR_PLLSRC_HSE | (8 << 0) | (336 << 6) | (0 << 16) | (7 << 24);
    RCC->CFGR   |= RCC_CFGR_PPRE1_DIV2 | RCC_CFGR_PPRE2_DIV1 | RCC_CFGR_HPRE_DIV1;
    RCC->CR     |= RCC_CR_PLLON;
    while (!(RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY)) {}

    FLASH->ACR = FLASH_ACR_LATENCY_5WS;
    RCC->CFGR  |= RCC_CFGR_SW_PLL;
    while ((RCC->CFGR & RCC_CFGR_SWS) != RCC_CFGR_SWS_PLL) {}

    SystemCoreClockUpdate();
}

FLASH_ACR のウェイトステートは、リファレンスマニュアルの表に従い、電圧スケールと SYSCLK に必ず合わせてください。

3. MMIO の前にペリフェラルクロックを有効化する
#define RCC_AHB1ENR_GPIOAEN (1U << 0)

static inline void gpioa_clock_enable(void)
{
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;
    (void)RCC->AHB1ENR; /* AHB read-after-write — required on STM32 */
}
4. ビルドフラグ（arm-none-eabi-gcc）
MCU      = -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
CFLAGS   = $(MCU) -Wall -Wextra -ffunction-sections -fdata-sections -g3
LDFLAGS  = $(MCU) -T linker.ld -Wl,--gc-sections -specs=nano.specs -lc -lm -lnosys
5. フラッシュマップ（一般的な F4）
領域アドレス備考
フラッシュ0x08000000起動時のベクターテーブル
SRAM10x20000000スタック、ヒープ、.data/.bss
CCM0x10000000F4 のみ — すべてのマスターから DMA アクセスできるわけではありません

ブートローダーアプリは 0x08010000 にリンクすることが多く、エントリー時に SCB->VTOR = 0x08010000 を設定します。

6. QEMU に関する注意

QEMU の STM32 マシン（stm32vldiscovery、netduinoplus2 など）は、F407 とは異なる MCU を使用し、GPIO/DMA/I2C を省略しています（QEMU STM32 のドキュメントを参照）。シミュレーションには skills/qemu/qemu-embedded-simulation を使用し、F4 ファームウェアは実機で検証してください。

7. エージェントでの使用
/stm32-baremetal Scaffold CMSIS-only STM32F407 project with USART2 printf

よくある問題

症状原因対処方法
SystemInit で停止するHSE が未実装／PLL の設定が誤っている初期立ち上げには HSI を使用し、水晶発振子を確認する
ペリフェラルが動作しないRCC クロックゲートがオフAHB/APB ビットを有効にし、RCC を読み戻す
起動時に HardFault が発生するスタックが誤った領域にある／VTOR の設定が誤っているlinker.ld の _estack を確認する
ボーレートが誤っているSystemCoreClock が古いPLL の設定後に SystemCoreClockUpdate() を呼び出す
CCM から DMA が失敗するCCM が AHB マトリックスの経路上にないDMA バッファーを SRAM1 に配置する

関連スキル

  • skills/baremetal/baremetal-startup — ベクターテーブルと .data/.bss
  • skills/baremetal/mmio-and-bit-manipulation — レジスターアクセスのパターン
  • skills/baremetal/bootloaders-embedded — アプリのオフセットと VTOR の再配置
  • skills/embedded/linker-scripts — FLASH/RAM の MEMORY ブロック
  • skills/embedded/openocd-jtag — ST-Link 経由のフラッシュ書き込みと GDB

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