STM32入门开发—安装STM32Cubex开发环境安装

 STM32的软件开发模式

开发者基于ST公司提供的软件开发库进行应用程序的开发，常用的STM32软件开发模式主要有以下几种：

1. 基于寄存器的开发模式

基于寄存器编写的代码简练、执行效率高。这种开发模式有助于开发者从细节上了解 STM32 微控制器的架构与工作原理，但由于 STM32 微控制器的片上外设多且寄存器功能五花八门，因此开发者需要花费很多时间精力研究产品手册。这种开发模式的另一个缺点是：基于寄存器编写的代码后期维护难，移植性差。总的来说，这种开发模式适合有较强编程功底的开发者。

1. 基于标准外设库的开发模式

这种开发模式对开发者的要求较低：开发者只要会调用API即可编写程序。基于标准外设

库编写的代码容错性好且后期维护简单，其缺点是运行速度相对寄存器级的代码偏慢。另外，基于标准外设库的开发模式比较不利于开发者深入掌握 STM32 微控制器的架构与工作原理。

总的来说，这种开发模式适合快速入门，大多数初学者会选择这种开发模式。

1. 基于STM32Cube的开发模式

基于STM32Cube的开发流程如下：

• 开发者先根据应用需求使用图形化配置与代码生成工具对MCU片上外设进行配置；
• 然后生成基于HAL库或LL库的初始化代码；
• 最后将生成的代码导入集成开发环境进行编辑、编译和运行。

基于STM32Cube的开发模式的优点有以下几点：

• • 初始代码框架是自动生成的，这简化了开发者新建工程、编写初始代码的过程。
  • 图形化配置与代码生成工具操作简单、界面直观，这为开发者节省了查询数据手册了解引脚与外设功能的时间。
  • HAL库的特性决定了基于STM32Cube的开发模式编写的代码移植性最好。

这种开发模式的缺点是函数调用关系比较复杂、程序可读性较差、执行效率偏低以及对初学者不友好等。

另外，图形化配置与代码生成工具的“简单易用”是建立在使用者已经熟练掌握了STM32 微控制器的基础知识和外设工作原理的前提下的，否则在使用该工具的过程中将会处处碰壁。基于STM32Cube的开发模式是ST公司目前主推的一种模式，对于近年来推出的新产品，

ST 公司也已不为其配备标准外设库。因此，为了顺应技术发展的潮流，本书选取了基于

STM32Cube的开发模式，后续的任务实施的讲解，都是基于这种开发模式。

3. STM32的集成开发环境

根据 ST 公司官网显示，支持 STM32 开发的 IDEs（Integrated Development

Environments，集成开发环境）有20余种，其中包括商业版软件和纯免费的软件。目前比较常用的商业版IDE有MDK-ARM与IAR-EWARM，免费的IDE包括SW4STM32、TrueSTUDIO和

CoIDE等。另外，ST官方推荐使用STM32CubeMX软件可视化地进行芯片资源和管脚的配置，然后生成项目的源程序，最后导入IDEs中进行编译、调试与下载。在2019年4月，ST公司还发布了STM32CubeIDE 1.0，它将TrueSTUDIO和STM32CubeMX工具整合在一起，是一个基于Eclipse和GCC的IDE工具。

常见的支持STM32开发的IDEs如图2-5所示。

图 2-5 支持 STM32 开发的 IDEs 一览

本书在后续的任务实施讲解中，将采用“STM32CubeMX + MDK-ARM”的开发工具组合。

具体的应用开发流程如下所示：

• 根据任务要求，利用STM32CubeMX进行功能配置；
• 生成基于MDK-ARM集成开发环境的初始代码；
• 添加功能逻辑完成应用开发。

• 2.2.3 任务实施

• 1. MDK-ARM的安装
• 1. 下载安装包并安装

• 从Keil官网（www.keil.com）下载MDK-ARM的安装包，如：“MDK528A.EXE”。安装包下载完毕后，双击运行进入安装界面，根据向导提示点击“Next”按钮，安装目录保持默认即可，如图2-6所示。

   图 2-6 MDK-ARM 的默认安装目录

  安装成功后，系统将进入软件包安装欢迎界面，如图2-7所示。

   

  图 2-7 Pack Installer 欢迎界面

• 1. 安装软件包

• 方法一：点击图2-7中的“OK”按钮之后，将会进入软件包的安装主界面，如图2-8所

  示。

   

    图 2-8 软件包的安装主界面

  在Pack Installer窗口左半部的Device列表选择相应的STM32微控制器型号，如： STM32F103VE(图2-8中的标号①处)，然后点击右侧的“Intall”按钮进行在线安装(图2-

  8中的标号②处)，同时可通过图中标号④处的进度条观察安装进度。

  注：如果下载速度较慢，可使用下载工具进行下载，将图2-8中标号③处的网址复制到下载工具中即可。

  方法二：找到随书配套资源包中的 MKD 支持包：双击进行安装。

• 1. STM32CubeMX的安装
• 1. 下载安装包并安装

• STM32CubeMX软件的运行依赖Java Run Time Environment（简称JRE），因此建议在安装前到Java的官网https://www.java.com下载JRE。读者应根据自己操作系统选择32 位或64位版本进行下载安装。

  STM32CubeMX软件可访问其主页（https://www.st.com/stm32cube）获取，其安装过程也比较简单，根据安装向导操作即可。

• 1. 嵌入式软件包的安装

• 打开安装好的STM32CubeMX软件，点击“Help”菜单（图2-9中标号①处），选择“Manage embedded software packages”选项（图2-9中标号②处）进入嵌入式软件包管理界面。

   图 2-9 STM32Cube 嵌入式软件包的安装

  选择相应的STM32微控制器系列，如：STM32F1 Series(图2-9中的标号③处)，然后点击“Install Now”按钮（图2-9中的标号④处）即可下载并安装嵌入式软件包。

 

1. 1. ST-Link驱动程序的安装

ST-Link是ST公司官方出品的一款支持STM32系列单片机的程序下载调试工具，使用前应安装相应的驱动程序。

MDK-ARM 的安装目录中包含了 ST-Link 下载调试工具的驱动程序，其位于

“C:\Keil_v5\ARM\STLink\USBDriver”路径，如图2-10中的标号①处所示。

读者的PC机如果安装了64位的操作系统，则直接执行上述路径下的“dpinst_amd64.exe”

可执行文件即可完成驱动程序的安装，如图2-10中的标号②处所示。

1. 1. 建立工程

1. 1. 建立工程存放的文件夹在 D 盘根目录新建文件夹“STM32_WorkSpace”用于保存所有的任务工程，然后在该文

件夹下新建文件夹“task1_ProjectFirst”用于保存本任务工程。

1. 1. 新建STM32CubeMX工程打开STM32CubeMX工具，点击“ACCESS TO MCU SELECTOR（选择MCU）”按钮，如图图 2-11所示。

 

图 2-11 点击“MCU 选择”按钮

进入“MCU选择”窗口，如图2-12所示。

 

图 2-12 查找 MCU 型号

在图2-12中的标号①处，输入MCU型号的关键字，如：STM32F103VE。点击标号②处的 MCU型号，然后点击标号③处的“Start Project”按钮新建STM32CubeMX工程。（3）配置GPIO功能假设开发板的“PE6”引脚与LED灯——“LED2”相连。在STM32CubeMX工具的配置主界面，用鼠标左键点击MCU的“PE6”引脚处，选择功能“GPIO_Output”。如图2-13所示。

 

图 2-13 配置 GPIO 功能

然后用鼠标右键点击“PE6”引脚，选择“Enter User Label”选项，输入值“LED2”，将“PE6”引脚的“用户标签”值配置为“LED2”,点击“GPIO”,选中“PE6”，确保PE6引脚的配置如图2-14中的④~⑥所示。

 

 图 2-14 配置 GPIO 引脚的用户标签

1. 配置调试端口

STM32微控制器支持通过JTAG接口或SWD接口与仿真器相连进行在线调试。完整的JTAG 接口为20Pin，接口体积大且占用较多GPIO引脚资源，一般用于J-Link仿真器。而SWD接口最少只需3根连线即可实现，一般用于ST-Link仿真器。

接下来以ST-Link仿真器为例，讲解调试端口的配置过程。

展开“Pinout & Configuration”标签页左侧的“System Core（系统内核）”选项（图 2-15中标号①处），选择“SYS（系统）”选项（图2-15中标号②处），将“Debug（调试）” 下拉菜单改为“Serial Wire（串口线）”选项（图2-15中标号③处）。即可将“PA13”引脚配置为SWDIO功能（图2-15中标号⑤处），“PA14”引脚配置为SWCLK功能（图2-15中标号

④处）。

 

图 2-15 SWD 调试端口的配置

1. 配置MCU时钟树选择“Pinout & Configuration”标签页左侧的“RCC（复位、时钟配置）”选项，如图 2-16 的标号①所示。将 MCU 的“High Speed Clock（HSE，高速外部时钟）”配置为 “Crystal/Ceramic Resonator（晶体/陶瓷谐振器）”，如图2-16的标号②所示。同样地，将MCU的“Low Speed Clock（LSE，低速外部时钟）”配置为“Crystal/Ceramic Resonator

（晶体/陶瓷谐振器）”，如图2-16的标号③所示。配置完毕后，MCU的“Pinout View（引脚视图）”中相应的引脚功能将被配置，如图216中的标号④和⑤所示。

 图 2-16 配置 HSE 和 LSE 时钟源

切换到“Clock Configuration（时钟配置）”标签，进行STM32微控制器的时钟树配

置，如图2-17所示。图中各个标号的含义如下：标号①：“PLL Source MUX（锁相环时钟源选择器）”的时钟源选择为“HSE”，即：8MHz

外部晶体谐振器；标号②：“PLLMul（锁相环倍频）”配置为“9”；

标号③：“System Clock MUX（系统时钟选择器）”的时钟源选择为“PLL”；标号④：配置“SYSCLK（系统时钟）”为72MHz；标号⑤：配置“HCLK（高性能总线时钟）”为72MHz；

标号⑥：配置“Cortex System timer（Cortex内核系统嘀嗒定时器）”的时钟源为HCLK

的八分之一，即：9MHz；标号⑦：配置“APB1 Peripheral clocks（低速外设总线时钟）”为HCLK的二分频，

即：36MHz。标号⑧：配置“APB2 Peripheral clocks（高速外设总线时钟）”为HCLK的一分频，即：72MHz。

 

图 2-17 配置 STM32 微控制器的时钟树

（6）保存STM32CubeMX工程点击“File（文件）”菜单，选择“Save Project（保存工程）”选项，如图2-18中标号①和标号②所示。然后定位到文件夹“D:\STM32_WorkSpace\task1_ProjectFirst”，点击“确定”保存STM32CubeMX工程。

 

 

图 2-18 保存 STM32Cube 工程

（6）生成C代码初始工程切换到“Project Manager（工程管理）”标签，进行“C代码工程”的配置，如图2-19 所示。

 

图 2-19 代码生成的相关配置

点击左侧“Code Generator（代码生成）”配置标签，将“STM32Cube Firmware Library Package”单选框的选项改为“Copy only the necessary library files”，如图2-19 中的标号①所示。

在“Generated files”复选框中增加勾选“Generate peripheral initialization

as a pair of “.c/.h” files per peripheral”选项。如图2-19中标号②所示。

点击左侧的“Project（工程）”配置标签进行“C代码工程”保存的相关配置。由于之前已保存过STM32CubeMX的工程，因此“Project Name（工程名）”和“Project Location

（工程存放位置）”处的信息已填好（分别如图2-20的标号①和标号②处所示）。

 图 2-20 工程保存相关配置

点击图2-20中的“Toolchain/IDE”下拉菜单（图2-20中标号③处），选择集成开发环境为“MDK-ARM V5”。

最后点击“GENERATE CODE（生成代码）”按钮（图2-20中标号④处），即可生成相应的

C代码工程。

5. 完善main()函数

生成的C代码工程位于工程文件夹中的“MDK-ARM”中，如图2-21中的标号①处所示。

双击工程文件（图2-21中标号②处），使用MDK-ARM工具打开。

 图 2-21 打开 MDK-ARM 工程

打开后的工程如图2-22所示，展开左侧的“工程列表”窗口，打开“main.c”文件（图

2-22的标号①处），在while(1)代码段中添加标号②处所示的两行代码。

 图 2-22 为主函数添加代码

5. C代码工程配置

点击快捷工具栏中的图标进行C代码工程的配置（图2-23中标号①处）。

切换到“Debug”标签（图2-23中标号②处），选择相应的调试工具，如：ST-Link Debugger

（图2-23中标号③处）。

 图 2-23 调试工具的选择

点击图2-23中的“Settings”按钮（标号④处）进入“调试与下载配置”界面，将调试

工具端口改为“SW”，如图2-24子图（a）中标号①处所示。如果STM32微控制器连接正常，则会在右上角的“SW Device”窗口看到已连接的设备（图2-24子图（a）中标号②处）。

点击“Flash Download”标签切换到“下载配置”界面（图2-24子图（b）中的标号③ 处），勾选“Reset and Run”选项（图2-24子图（b）中的标号④处）。经过这样的配置以后，程序下载到STM32开发板后会自动重启并运行。

 图 2-24 调试工具端口选择与下载配置

6. 编译工程、下载并运行

M3主控模块上的开关拨为NC位置(方向朝下),如图2-25所示。

 图 2-25 配置下载开关

工程编写完毕后，可点击工具栏中的“Build（F7）”按钮进行工程的编译。编译无误后，点击工具栏中的“DownLoad（F8）”按钮进行工程的下载并运行。如图2-26中的标号①和标号②处所示。

 

 图 2-26 工程的编译下载并运行

本工程运行的现象是LED2闪烁，亮1秒灭1秒，周期为2秒。