Keil4从零开始：建立第一个ARM7工程

从零点亮第一颗LED：手把手带你用Keil4搭建ARM7工程

你有没有过这样的经历？买了一块ARM开发板，装好了Keil，却卡在“新建工程”这一步——点来点去不知道该选什么芯片、怎么配置内存、为什么编译报错……尤其是面对老旧但经典的ARM7平台，资料零散、版本陈旧，连头文件都找不到。

别急。这篇文章不讲空话，也不复制粘贴手册。我会像一个老工程师带徒弟那样，从零开始，一步步带你亲手创建第一个ARM7工程，并成功让LED闪烁起来。整个过程只依赖Keil4（MDK-ARM 4.x）和NXP LPC2148芯片为例，适合所有刚入门嵌入式系统的新手。

为什么还要学ARM7和Keil4？

你说现在都2025年了，大家都在玩Cortex-M系列、RTOS、STM32 HAL库，甚至Rust on MCU，为什么还要回头折腾十几年前的ARM7？

三个字：看得懂。

ARM7结构简单、没有复杂的启动流程、不需要外部DDR或Flash驱动就能跑起来。它就像一辆手动挡的老吉普车——虽然慢，但你能清楚地看到每一个齿轮怎么咬合、离合器怎么联动。

更重要的是：
- 很多工业设备仍在使用LPC2000系列；
- 教学中仍广泛采用ARM7作为入门平台；
- Keil4轻量、稳定、兼容性好，特别适合教学机房环境；

掌握它，不是为了写简历镀金，而是为了真正理解：单片机到底是怎么从上电到执行main函数的。

准备工作：安装Keil MDK-ARM 4.74

我们以最常用的Keil MDK-ARM 4.74版本为例（这是最后一个支持纯ARM7/9的经典版本）。

安装要点：

下载官方归档版安装包（如MDKARM474a.exe）；
以管理员身份运行，避免权限问题导致组件注册失败；
安装路径建议设为英文且无空格，例如：
C:\Keil\
安装完成后打开μVision4，会提示输入License；
可申请30天全功能试用许可（搜索Arm官网历史版本页面获取合法序列号），用于学习完全够用。

⚠️ 小贴士：某些杀毒软件会误删armcc.exe或阻止编译器运行，请将C:\Keil\加入白名单。

第一步：新建工程，选对芯片是关键

打开Keil后，不要急着写代码。第一步永远是：

👉Project → New μVision Project

弹出对话框让你保存工程文件。这里注意：
- 路径不要含中文或空格！比如不要放在“我的文档”里；
- 建议建立专门目录，例如：
D:\Projects\ARM7_LED

点击保存后，Keil立刻跳转到“Select Device for Target”窗口——这是最关键的一步！

如何选择正确的MCU？

在搜索框中输入LPC2148，厂商自动定位到NXP Semiconductors。

✔️ 点击选中LPC2148，确认其内核为ARM7TDMI-S，主频最高60MHz，内置512KB Flash + 64KB RAM。

然后点击OK。

接下来，Keil问你：“是否添加启动代码？”
✅ 选择Yes！

这时你会看到项目树中自动多了两个文件：
-startup_LPC214x.s—— 汇编写的启动代码
- （可选）system_LPC214x.c—— 系统初始化函数

这两个文件决定了你的程序能不能正确启动。

第二步：添加main.c，写最简控制程序

右键左侧项目的“Source Group 1”，选择：
👉Add New Item to Group ‘Source Group 1’…

新建一个C文件，命名为main.c。

输入以下代码：

#include "LPC214x.h" // 寄存器定义头文件 // 简易毫秒延时函数（基于12MHz晶振） void delay_ms(unsigned int count) { unsigned int i, j; for (i = 0; i < count; i++) { for (j = 0; j < 12000; j++); } } int main(void) { // 设置P0.0-P0.15为通用IO功能（默认GPIO） PINSEL0 = 0x00000000; // 配置P0.16为输出引脚（连接LED） IODIR0 |= (1 << 16); while (1) { IOSET0 = (1 << 16); // P0.16 输出高电平 → LED亮 delay_ms(500); IOCLR0 = (1 << 16); // P0.16 输出低电平 → LED灭 delay_ms(500); } }

📌 关键说明：
-LPC214x.h是NXP提供的寄存器映射头文件，声明了所有外设地址；
- 直接操作PINSEL0,IODIR0等寄存器，属于“裸机编程”核心技能；
- 延时函数靠循环次数估算时间，适用于无定时器初始化的场景；
- 注意位操作语法：(1 << 16)表示第16位，对应P0.16引脚。

这个程序的目标很明确：让P0.16上的LED每半秒闪一次。

第三步：关键设置不能错！Target选项详解

右键工程名 → “Options for Target ‘Target 1’”，进入配置界面。

1. Device 标签页

已选定LPC2148，无需更改；
XTAL(MHz) 设置为12.0，对应外部晶振频率（非常重要！影响后续PLL计算）；

2. Target 标签页

这才是最容易出错的地方！

设置项	推荐值	说明
Code Redundancy	Little-endian	ARM标准小端模式
Use On-Chip ROM	✔️ 勾选	使用片内Flash存储代码
Use On-Chip RAM	✔️ 勾选	使用片内SRAM做堆栈和变量区

Memory Layout in Target Memory区域要手动填写：

Read-Only Memory Areas (ROM)
Start:0x00000000
Size:0x00080000（即512KB）
Read/Write Memory Areas (RAM)
Start:0x40000000
Size:0x00010000（即64KB）

这些地址来自LPC2148的数据手册：
- Flash起始于0x0000_0000
- SRAM起始于0x4000_0000

如果填错，链接阶段就会报错：“cannot allocate section at xxx”。

3. Output 标签页

✅ 勾选Create HEX File
HEX文件是烧录工具识别的标准格式；
默认输出名为.hex，可在下方修改；

4. C/C++ 标签页

Define: 添加预处理器宏
DEBUG,__USE_LPC214X__
这个宏非常关键！否则LPC214x.h中的寄存器定义不会生效！
Include Paths: 添加当前工程目录，确保编译器能找到头文件；
一般默认已包含，若报错“file not found”，手动添加路径即可。
Optimization Level: 建议选-O1（Level 1）
太高优化可能导致调试困难，太低影响性能。

5. Debug 标签页

假设你使用J-Link调试器：

选择右侧J-Link/J-Trace Cortex；
勾选：
✔️ Load Application at Startup
✔️ Run to main()
点击 Settings → Flash Download
勾选Programming Algorithms
选择 NXP -> LPC2148 (512 KB) Flash Algorithm

这样Keil就知道如何把程序写进Flash了。

编译 & 下载：见证奇迹的时刻

一切就绪后，按下快捷键F7开始编译。

如果出现红色错误，先看输出面板的第一条错误信息。

常见问题如下：

❌ 错误1：`error: #5: cannot open source input file "LPC214x.h"`

➡️ 原因：未定义__USE_LPC214X__宏，或者头文件路径不对。

✅ 解决方法：
- 回到 C/C++ 选项卡，在 Define 中加上__USE_LPC214X__
- 或检查Keil安装目录下是否有\INC\LPC214x.h文件

❌ 错误2：HEX文件没生成

➡️ 原因：Output 页面忘记勾选 Create HEX File，或 fromelf 工具路径异常。

✅ 解决方法：
- 检查 Output 设置；
- 手动运行命令行测试：
bash fromelf --ihex Objects\project.axf -o project.hex

✅ 成功标志：

底部Build窗口显示：

".\Objects\ARM7_LED.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s).

并且在输出目录中看到了ARM7_LED.hex文件！

下载与调试：连上J-Link，跑起来！

将J-Link通过JTAG接口接到目标板，供电正常，复位电路完好。

点击菜单栏的Debug → Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5）。

会发生以下事情：
1. Keil连接J-Link；
2. 自动检测到LPC2148芯片ID；
3. 把.axf程序下载到Flash；
4. 跳转到main()函数等待执行。

此时你可以：
- 单步运行（F10/F11）查看每行代码效果；
- 查看寄存器窗口，观察IODIR0,IOSET0是否被正确修改；
- 全速运行（F5），观察LED是否开始闪烁！

🎉 恭喜你，第一个ARM7工程成功运行！

深入一点：启动文件是怎么工作的？

很多人只知道加个startup.s，但从没看过里面写了啥。其实它是整个系统的“起点”。

打开startup_LPC214x.s，你会看到类似内容：

AREA RESET, CODE, READONLY EXPORT __Vectors __Vectors DCD StackTop ; Top of Stack DCD Reset_Handler ; Reset Handler DCD Undef_Handler ; Undefined Instruction DCD SWI_Handler ; Software Interrupt ...

这就是传说中的中断向量表，位于Flash最开始的位置。

其中第一条是初始堆栈指针（MSP），第二条是复位处理函数入口。

当CPU上电时，PC自动指向0x0000_0000，先加载MSP，再跳转到Reset_Handler。

而Reset_Handler会做几件事：
1. 初始化数据段（.data）从Flash拷贝到RAM；
2. 清零BSS段（.bss）；
3. 调用SystemInit()（可选）进行时钟配置；
4. 最终调用main()。

所以，没有这个启动文件，main()根本不会被执行！

实战技巧：几个必须掌握的调试秘籍

🔧 秘籍1：修改堆栈大小

如果你的程序用了递归或多层中断，可能栈溢出。

在startup_LPC214x.s中找到：

AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 Stack_Size EQU 0x00000400 ; 默认1KB

改成0x00000800就是2KB。

🔧 秘籍2：改变中断向量位置（IAP用途）

有些项目要做远程升级（IAP），需要把中断向量移到RAM或其他区域。

可以在链接脚本（scatter file）中重定向.isr_vector段，也可以通过设置VIC（向量中断控制器）动态修改偏移寄存器。

但这要求你在Target设置中关闭“Use Memory Layout from Target Dialog”。

🔧 秘籍3：提高主频（启用PLL）

现在的程序是在12MHz下运行的，效率很低。

实际应通过PLL倍频到60MHz：

void SystemInit(void) { PLLCON = 0x01; // 启动PLL PLLCFG = 0x24; // M=5, P=2 → Fcco = 12MHz * 5 * 2 = 120MHz PLLFEED = 0xAA; PLLFEED = 0x55; while (!(PLLSR & 0x00000004)); // 等待PLL锁定 PLLCON = 0x03; // 切换至PLL时钟 PLLFEED = 0xAA; PLLFEED = 0x55; APBDIV = 0x01; // APB分频为60MHz }

记得在main()前调用此函数，并调整延时系数（原12000次循环要改为约60000）。