STM32CubeIDE使用教程，如何快速上手？-杰瑞科技汇

前言：什么是 STM32CubeIDE？
第一步：环境准备
第二步：创建新项目（向导模式）
第三步：图形化配置 Pinout & Configuration
- 1 引脚分配
- 2 配置系统时钟
- 3 配置外设
第四步：生成代码
第五步：编写用户代码
第六步：编译与烧录
- 1 编译项目
- 2 连接硬件并烧录
第七步：在线调试
第八步：高级技巧与提示

前言：什么是 STM32CubeIDE？

STM32CubeIDE 是 ST 公司（意法半导体）官方推出的集成开发环境，它基于 Eclipse C/C++ IDE 和 GCC 工具链，并集成了强大的 STM32CubeMX 图形化配置工具。

（图片来源网络，侵删）

STM32CubeIDE 的核心优势在于：

图形化配置：通过 CubeMX，你无需手动编写复杂的底层初始化代码（如 GPIO、UART、I2C、SPI 等），只需通过点击鼠标即可完成配置,并自动生成初始化代码。
一站式开发：集成了代码编辑、编译、烧录、调试等功能,无需在多个软件间切换。
标准化代码：生成的代码遵循 HAL (Hardware Abstraction Layer) 库标准，结构清晰,易于理解和移植。

第一步：环境准备

在开始之前,请确保你已经准备好以下工具：

硬件：
- 一块 STM32 开发板（NUCLEO-F401RE, Black Pill 等）。
- 一根 Micro-USB 线,用于连接开发板和电脑。
- （可选）一个 ST-Link/V2 调试器（如果开发板板载，则无需额外准备）。
软件：
（图片来源网络，侵删）
- STM32CubeIDE：从 ST 官网下载并安装，安装过程一直 "Next" 即可。
- STM32CubeMX：CubeIDE 的安装包会自动包含 CubeMX，无需单独安装，如果需要独立版本,也可以从官网下载。
- STM32CubeMonitor：用于串口、USB 等外设的数据可视化监控,强烈推荐安装。

安装完成后，首次启动 CubeIDE，会让你选择工作空间（Workspace），这是一个存放你所有项目的地方,选择一个你喜欢的目录即可。

第二步：创建新项目（向导模式）

打开 STM32CubeIDE，点击 File -> New -> STM32 Project。
选择 MCU：
- 在弹出的窗口中，左侧选择你的芯片厂商（STMicroelectronics）。
- 在中间列表中，找到并选择你开发板上使用的具体型号，如果你的开发板是 NUCLEO-F401RE，就搜索 STM32F401RE。
- 点击 Next。
初始化项目：
（图片来源网络，侵删）
- Name: 输入你的项目名称，Blink_LED。
- Location: 选择项目存放的路径。
- Toolchain / IDE: 选择 STM32CubeIDE。
- 点击 Finish。
CubeIDE 会自动启动 STM32CubeMX 插件,为你进行初始配置。

第三步：图形化配置 Pinout & Configuration

这是整个流程的核心，CubeMX 界面分为左右两部分：左侧是 Pinout & Configuration，右侧是 Core。

1 引脚分配

在左侧的 Pinout view 标签页中,你可以看到一个芯片的引脚图。
外设模式：点击一个引脚（如 PA5），在右侧弹出的菜单中选择你要为其分配的功能，要让一个 LED 闪烁，通常需要将一个引脚配置为 GPIO_Output。
从外设找引脚：更高效的方式是点击左侧的 Categories -> GPIO，然后在中间的 GPIO 列表中选择一个引脚（如 User LD2: PA5），直接将其模式设置为 GPIO_Output。

示例：为 NUCLEO-F401RE 开发板上的 LD2（绿色 LED）配置引脚。
1. 在 Pinout view 中找到 PA5 引脚。
2. 点击 PA5，在弹出的下拉菜单中选择 GPIO_Output。
3. 你会看到引脚图上的 PA5 变成了绿色，表示已被成功配置为 GPIO 输出。

2 配置系统时钟

系统时钟是 CPU 和所有外设的心脏,正确的时钟配置至关重要。

点击左侧的 Pinout & Configuration 标签页。
在左侧菜单中，点击 System Core -> RCC。
在右侧的 High Speed Clock (HSE) 和 Low Speed Clock (LSE) 部分，根据你的开发板硬件连接情况进行选择，对于大多数 Nucleo 开发板，使用外部高速晶振，HSE 选择 Crystal/Ceramic Resonator。
点击左侧菜单的 Clock Configuration 标签页。
你可以看到整个时钟树的示意图，为了获得最佳性能，我们会将 HCLK（CPU 时钟）配置为芯片的最高频率（对于 F401RE 是 84MHz）。
点击图中的 PLLCLK（PLL Source Mux），选择 HSE 作为源。
在 PLLCLK 的输入框中，直接输入 84，然后按回车，软件会自动帮你配置好其他分频系数,只要没有红色警告即可。
点击 Clock Configuration 窗口右上角的 Generate Code 按钮,保存时钟配置。

3 配置外设

除了 GPIO，我们还可以配置其他外设，如 UART、I2C、ADC 等，配置方式与 GPIO 类似。

示例：配置一个 UART 用于打印调试信息。

在 Pinout view 中，找到支持 USART 功能的引脚。PA9 (USART1_TX) 和 PA10 (USART1_RX)。
将 PA9 的模式设置为 USART1_TX，PA10 的模式设置为 USART1_RX。
点击左侧菜单的 Connectivity -> USART1。
在右侧配置界面：
- 设置 Mode 为 Asynchronous。
- 设置 Baud Rate（波特率）为 115200（这是常用的调试波特率）。
- 其他参数保持默认。

第四步：生成代码

完成所有外设配置后,就可以生成项目代码了。

点击右上角的 GENERATE CODE 按钮。
在弹出的窗口中，选择工具链版本（默认即可），然后点击 Generate。
CubeMX 会自动生成所有底层初始化代码，并打开一个名为 main.c 的文件。

生成的代码结构：

main.c：包含 main 函数。
stm32f4xx_hal_msp.c：由 HAL 驱动调用的底层初始化代码（如 GPIO、UART 的时钟使能、引脚复用等），用户不应修改此文件。
stm32f4xx_it.c：中断服务函数。
其他文件：如 system_stm32f4xx.c、gpio.c、usart.c 等。

第五步：编写用户代码

生成的代码已经为你搭建好了框架，你只需要在 main.c 中添加自己的业务逻辑即可。

打开 main.c,你会看到类似以下的结构：

/* USER CODE BEGIN 0 */
// 在这里可以添加自定义函数
/* USER CODE END 0 */
/* USER CODE BEGIN 2 */
// 在这里添加 main 函数中的初始化代码之后，while循环之前的代码
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  /* USER CODE END WHILE */
  /* USER CODE BEGIN 3 */
  // 在这里添加 while 循环中的代码
}
/* USER CODE END 3 */

示例：让 LED 闪烁。

在 while(1) 循环中,添加以下代码：

/* USER CODE BEGIN 2 */
// 在这里可以添加用户自己的初始化代码
// 启动一个定时器，但我们这里用延时函数
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  /* USER CODE END WHILE */
  // 点亮 LED
  // HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // 高电平点亮（取决于硬件）
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);  // 低电平点亮（NUCLEO 板载 LED）
  // 延时 500ms
  HAL_Delay(500);
  // 熄灭 LED
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
  // HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
  // 延时 500ms
  HAL_Delay(500);
  /* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */

代码解释：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET)：这是 HAL 库提供的函数，用于控制 GPIO 的电平。
- GPIOA：端口号。
- GPIO_PIN_5：引脚号。
- GPIO_PIN_RESET：输出低电平。
- GPIO_PIN_SET：输出高电平。
HAL_Delay(500)：提供一个毫秒级的延时函数。

第六步：编译与烧录

1 编译项目

点击工具栏上的 锤子图标 (Build Project)，或者使用快捷键 Ctrl + B。

如果编译成功，下方的 Console 窗口会显示 Build completed。
如果有错误,根据错误信息检查你的代码或配置。

2 连接硬件并烧录

连接开发板：用 USB 线将开发板连接到电脑。
选择调试器：在 CubeIDE 右上角的下拉菜单中，选择你的调试器，对于 Nucleo 板，通常是 ST-LINK。
烧录：点击工具栏上的 “闪电”图标 (Build and Run)，或者使用快捷键 Ctrl + F11。

这个操作会先编译项目，然后自动通过 ST-Link 将生成的可执行文件（.elf）烧录到 STM32 芯片的 Flash 中。

烧录成功后，你应该能看到开发板上的 LED 开始闪烁了！

第七步：在线调试

调试是开发过程中非常重要的一环，它允许你逐行执行代码、查看变量值、设置断点等。

设置断点：在 main.c 的代码行号左侧双击，会出现一个蓝色的圆点,这就是断点。
启动调试：点击工具栏上的 “臭虫”图标 (Debug)，或者使用快捷键 F11。
调试界面：
- 程序会停在断点处,该行代码会以黄色高亮显示。
- Debug 视图：左侧会出现 Debug 视图,你可以看到线程调用栈。
- 变量视图：右上角可以添加和监视变量。
- 控制按钮：顶部会出现调试控制栏。
常用调试控制按钮：
- (F5) Step Into (单步进入)：如果当前行是函数调用,会进入该函数内部。
- (F6) Step Over (单步跳过)：执行当前行，如果当前行是函数调用，则执行整个函数,然后停在下一行。
- (F7) Step Return (单步返回)：执行完当前函数,并返回到函数调用处的下一行。
- (F8) Resume (继续运行)：继续运行程序,直到遇到下一个断点。
- (Ctrl + F2) Terminate (终止调试)：退出调试模式。

第八步：高级技巧与提示

使用 STM32CubeMonitor：在 main.c 中初始化 UART 后，你可以使用 printf 函数（需要重定向 printf 到 UART）来打印调试信息，然后打开 STM32CubeMonitor，选择对应的 COM 口和波特率,即可实时查看打印信息。
CubeMX 代码生成选项：在生成代码前，点击 Project Manager -> Code Generator，可以做一些高级设置，如生成 peripheral 和 middleware 的独立文件、生成 main.c 中的注释等。
管理项目：你可以随时双击项目中的 STM32CubeIDE.ioc 文件，重新打开 CubeMX 进行配置和重新生成代码。

通过以上步骤，你已经掌握了 STM32CubeIDE 的核心工作流程：

创建项目 -> 图形化配置 -> 生成代码 -> 编写业务逻辑 -> 编译烧录 -> 调试

STM32CubeIDE 大大降低了 STM32 的开发门槛，让你能更专注于应用逻辑的实现，而不是繁琐的底层寄存器配置，熟练使用它，是进行 STM32 开发的必备技能，多加练习,你很快就能上手并开发出自己的项目！

STM32CubeIDE使用教程，如何快速上手？

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前言：什么是 STM32CubeIDE？

第一步：环境准备

第二步：创建新项目（向导模式）