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CubeMX + CLion 配置 STM32 开发环境

graph TD

编译工具[[编译工具包]]-->mingw[(MinGW)]-->调试软件
编辑器[[编辑器]]-->clion[(CLion)]-->调试软件
配置工具[[stm32图形化配置工具]]-->CubeMX[(CubeMX)]-->调试软件
交叉编译链[[交叉编译工具链]]-->gcc-arm-none-eabi[(gcc-arm-none-eabi)]-->调试软件
调试软件[[调试软件]]
调试软件-->OpenOCD[(OpenOCD)]-->调试器1[[调试器]]
调试软件-->gdb[(J-Link GDB Server)]-->调试器2[[调试器]]
调试器1-->jlink[(J-Link)]-->上位机1[[上位机]]
调试器1-->CMSIS-DAP[(CMSIS-DAP)]-->上位机2[[上位机]]
调试器2-->jlink[(J-Link)]
上位机1-->scope[(J-Scope)]
上位机1-->rtt[(J-Link RTT Viewer)]
上位机2-->vofa[(Vofa)]

简介

交叉编译链 gcc-arm-none-eabi 的作用，是将文件编译成 arm 架构下的文件格式，如 elf, axf, bin，从而供主控板使用。

gcc-arm-none-eabi

gcc-arm-none-eabi可以从 ARM 官网上安装，也可以使用 ST 公司提供的 STM32CubeCLT 安装后捆绑 gcc-arm-none-eabi，或者如果安装过 STM32CubeIDE 的话，在安装目录下也会捆绑 gcc-arm-none-eabi。

编译工具包 MinGW 提供了 gcc、cmake 等工具，其安装是 可选项，因为 CLion 捆绑了 MinGW-w64 版本。

OpenOCD 和 JLinkGDBServer 都属于 GDB Server。OpenOCD 支持 J-Link、ST-Link、CMSIS-DAP（无线调试器） 等多种调试器，但是配置流程稍显复杂。

我使用的是 STM32CubeCLT + MinGW( CLion 捆绑 ) + OpenOCD 的调试方案。

注意

如果构建时速度慢，极大概率是因为杀毒软件，点名批评 Windows 的微软电脑管家，这条适用于所有 IDE。

软件下载

CLion

  • 注册 JetBrains 账号，进行学信网认证，即可免费使用全部 JetBrains 系列软件
  • CLion 现在非商用免费了，不使用教育认证也能用
  • CLion官网下载安装包，使用 JetBrains 账号登录即可
  • 安装时可选的 Options 全都勾上

选项.png

CubeMX

  • STM32CubeMX官网下载安装包
  • ST 的安装目录建议都为根目录下，如安装在 C 盘 C:\ST\，这样方便查找

STM32CubeCLT

  • STM32CubeCLT官网下载安装包
  • 建议安装 STM32CubeCLT ，因为捆绑的比较齐全

Arm GNU Toolchain

注意

STM32CubeCLT 与 Arm GNU Toolchain 选择其一安装即可，软件名字 gcc-arm-none-eabi 已被弃用，现在的名字为 Arm GNU Toolchain，安装后还是gcc-arm-none-eabi

  • Arm GNU Toolchain 官网
  • 建议下载.exe安装包，这样安装程序会自动配置 环境变量，而使用压缩包需要自行配置环境变量
  • 可自行修改安装路径
  • J-Link官网下载V7及以上版本，会附带 J-Scope、JLinkGDBServer等重要工具

OpenOCD

  • OpenOCD官网下载安装包
  • 文件夹 不可放置在有空格的路径下（如Program Files），可直接放置在C盘根目录下

MinGW（可选）

  • MinGW官网下载安装包
  • 默认安装在C盘Program Files目录下，可自行修改路径

环境配置

  • 搜索 "环境变量" → "编辑系统环境变量" → "环境变量" → "Path" → "编辑" → "新建"
  • 因为STM32CubeCLT 安装时已自动添加环境变量，所以只需要添加 OpenOCD 安装目录下的bin目录即可

环境变量.png

  • 比如我的 OpenOCD 安装目录为 "C:\OpenOCD-20240916-0.12.0"，则添加 C:\OpenOCD-20240916-0.12.0\bin

安装目录.png

openocd.png

  • 在终端测试是否安装成功
PowerShell
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  openocd -v            # openocd

CLion 配置

  • 中文设置

中文.png

  • 路径配置

路径.png

  • 工具链配置

更改 C 编译器，C++ 编译器为 STM32CubeCLT 安装目录下的 GNU-tools-for-STM32\bin 目录下的 arm-none-eabi-gcc.exe 和 arm-none-eabi-g++.exe

工具链.png

  • CMake 配置

工具链选择修改过编译器的工具链，生成器改为 ninja，ninja 构建比较快

cmake.png

烧录

OpenOCD

OpenOCD需要配置 .cfg 文件，自动选择的好像不行 下面分享我使用的配置

C
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source [find interface/cmsis-dap.cfg]

transport select swd

# increase working area to 64KB
set WORKAREASIZE 0x10000

source [find target/stm32f4x.cfg]

reset_config none
C
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source [find interface/stlink.cfg]

transport select hla_swd

# increase working area to 64KB
set WORKAREASIZE 0x10000

source [find target/stm32f4x.cfg]

reset_config none
C
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source [find interface/cmsis-dap.cfg]

transport select swd

source [find target/stm32f1x.cfg]

reset_config none
C
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source [find interface/stlink.cfg]

transport select hla_swd

source [find target/stm32f1x.cfg]

reset_config none

在初始化锁相环的时候会出现卡死的情况，原因是 HAL 库与 OpenOCD 对时钟的配置所导致，具体原因见OpenOCD在debug时PLL卡死问题。

解决方案：

  • 在单片机进入 main 函数时，把系统时钟来源设为 HSI。(推荐)
C
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int main(void)
{
    __HAL_RCC_HSI_ENABLE();
    __HAL_RCC_SYSCLK_CONFIG(RCC_SYSCLKSOURCE_HSI);
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
}
  • 或者将 main 文件中的 SystemClock_Config 函数作如下修改。
C
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void SystemClock_Config(void)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

    /** Configure the main internal regulator output voltage
    */
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
    __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

    // 先将时钟源选择为内部时钟
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    // 初始化锁相环
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 6;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    // 锁相环已经初始化完毕了，将时钟源在切换回外部时钟源
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                                  |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    // 禁用内部高速时钟
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
    RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_OFF;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
    if(HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}