【stm32】 stm32cube IDE v1.3.0 使用步骤(freeRTOS + GPIO + 串口 printf)

0. 结论

先放结论把，目前2020.07.20，cubeIDE版本v1.3.0。
使用cubeIDE，配置流程和一些协议栈移植会简便很多很多，迅速推进开发流程
但是目前的cubeIDE还有一些bug和不完善的地方在里面，比如freeRTOS下的malloc没有做线程保护，printf浮点无法实现等，这些ST的官方已知且已经改了好几版依然不见好转，导致使用人不得不去第三方找补丁打，软件自身的便捷性又打了个折扣。
总结：
比较看好，潜力很大，但仍需打磨。

1. 引言

说是起来cubeIDE应该已经推出来不少几年了，只是一直没用。
之前这么久做stm32都是用Keil MDK来做的，潜意识里都快把keil当做st的官方工具了。
ST目前的开发方式有这么几种：

寄存器开发

标准库开发

hal库/LL库开发+cubeMX辅助

图形化cubeIDE开发

cubeIDE对应的是st的HAL库和LL库，感觉HAL比3.5的标准库冗余了很多，估计也是为了兼容多个平台而做的妥协，没办法，这年头芯片的性能越来越强，肯定还是以开发效率为优先，就像很多人不会再用汇编来写代码一样。
st的这个cubeIDE和之前NXP出的S32DS很像，都是从Eclipse改出来的带图形化界面的IDE，支持一键生成代码。不过感觉ST的图形化还是比NXP的直观好用一些，毕竟之前cubeMX也打了这么久的底子，也是更符合大家的用法。
图形化IDE应该是以后的一个趋势，记得11年的时候第一次接触了图形化编程——Cypress的Psoc Creator，就已经是图形化的了，很多器件就是连线连线，像现在xilinx的vivado也是这样。当时就记得一句话，“图形化编程是新一代的编程语言“，当时觉得不理解，现在看看各大厂家都在走这条路，集成度和封装度越来越高，降低了运行效率，但是也降低了开发难度，代码一键生成，最是方便。为什么呢，还不是为了降低使用门槛，把和IC相关的库都封装起来，大家直接上手写应用更快。基本上就是只要会写C的都能做这个开发。
可见，MCU这一块的门槛真的越来越低，上手越来越快，可替代性越来越强。
但是呢，并不是说以往的经验就不重要了，就我使用这些新工具的经历来看，没有时间是浪费的，在遇到问题的时候，过去的很多经验可以帮助自己触类旁通，而且上手新的平台和环境也很快。
我发现我每篇引言一发散就收不回来，也是人到中年，职业焦虑了，打住打住，还是进入今天的正题罢。
网上找了一些cubeIDE的例子，基本没有介绍界面配置的参数选择的，都是直接生成代码，然后调试。因此本来想写的详细一点，写一个系列，后来看到了别人写的系列（结尾参考链接第2条），看了一遍，感觉不用重复造轮子。
我这边只记录一些我的流程，尝尝鲜，用cubeIDE简单做一个stm32f1的串口小实验。简单用下来的感觉：开发确实是十分简便轻松，搭框架非常快。
没有花太多时间深究，如有不足，请指出。

2. cubeIDE

之前做stm32一共有3种主流开发方式：

1. Keil MDK
2. IAR
3. gcc + makefile

这几种里，Keil 和 IAR国内一般都是盗版使用的，gcc自己用交叉工具链搭建编译环境又稍微有些麻烦（但是很建议一试）
后来ST官方可能是为了维护自己的生态，推出了cubeMX，算是图形化配置的先行尝试。不过就我个人习惯只是当成一个辅助工具，当自己项目功能不正常的时候，会在cubeMX中简单点选一下功能，生成代码，然后和自己的配置代码进行一下比对，看看有没有什么问题。
再之后，官方推出了主打的STM32Cube IDE，把配置，编译等步骤都放在了一起，算是一个完整意义上的IDE了，而且内嵌了一些协议栈，功能比较完善。

除了有点吃性能，其他感受还行。

2.1 下载安装

cubeIDE是ST免费放出来，所以我们直接去官网下载即可。当前（2020.7.15）的最新版本是1.3.0。
下载地址
直接拉到页面中部，点击 DOWNLOAD 即可。
可能有时候会需要输入邮箱之类的，需要填写自己的邮箱，会发下载链接过去。
也可以注册账号，直接登陆了下载。

整体下载速度挺快的，估计国内有镜像？比国内下东西还快。

下载后会得到一个en.st-stm32cubeide_1.3.0_5720_20200220_1053_x86_64.exe.zip压缩包，解压然后默认下一步安装即可，途中没有什么要输入激活码的地方。

注意，安装路径(还有工程路径)不能有中文，eclipse的通病
否则：

2.2 建立工程

打开新安装的cubeIDE。

会弹出一个窗口让选择workspace路径，这个workspace就是我们的工程文件（不是代码）所在的位置，这个步骤好像eclipse改的IDE都是这样的流程，比如xilinx的vivado SDK等等，随便设置一个就好，我这里就用默认的。

可以改成自己想用的路径，也可以不改，直接launch。

进入后有3个选择，直接新建一个工程，导入一个cubeMX的工程，或者 导入一个trueSTUDIO的工程。
这里我们选择直接新建，毕竟手头也没有其他工程。

然后是选型，这里我们直接选一个我们比较常用的stm32f103c8，然后next，输入工程名，其他默认不改了。
第一个是选择编程语言是C还是Cpp。
第二个是选择编译成可执行文件（hex、bin…）还是静态库（用于封装打包，给别人链接用）。
第三个是选择工程类型。

然后finish，这个工程就建立完成了。

2.3 图形化工程

工程建立之后，会先生成一个.ioc的文件，这个格式是和之前cubeMX一致的，配置方法也很类似。
界面配置主要分4个部分，下面一一来介绍。

2.3.1 PinOut & Configuration

基本的外设配置都在这个标签页了。
从左侧我们可以看出主要配置的部分分为以下6个部分：

我们可以根据原理图和我们需要的功能选择引脚功能。
本次我们的功能：

• LED灯(PB14/PB15)交替闪烁
• 串口1输出

2.3.1.1 System Core

让我们回到左边，进入第一部分 System Core。
这部分算是系统必备的配置项了。

里面包含：

• WWDG 窗口看门狗
• SYS 系统
• RCC 时钟
• NVIC 中断
• IWDG 独立看门狗
• DMA
• GPIO
  

2.3.1.1.1 GPIO 引脚

这里我们要做LED灯功能，LED是PB14、PB15两个引脚，我们就点击PB14和PB15进行功能选择。

选完就发现这两个脚功能已经固定下来了。

如果需要做一些引脚的配置，比如：输出模式（推挽开漏……）、时钟、上下拉、初始电平等，都可以在界面中进行配置。
这里我们配置两个灯初始时一亮一灭（PB14、PB15都是推挽输出，label为led1/2，初始电平分别为低和高）。

2.3.1.1.2 IWDG

独立看门狗，个人习惯，我一般都会加一个在系统里，没啥说的，直接勾选使能就好。
看门狗用的是内部的 40kHz 低速RC时钟，所以我们设置分频64，就是40000/64=625Hz，假设我们希望6秒钟不喂狗就重启，重载值设置为625*6 = 3750。

这样我们1s喂一次就比较稳了。

2.3.1.1.3 RCC

时钟有三个选项

• 是否使能外部高速时钟
• 是否使能外部低速时钟
• 是否使能时钟输出。
  一般都是用了外部晶振，所以开启外部高速时钟输入（外部8M晶振）HSE，关闭外部低速时钟输入，不勾选时钟输出。这些在一会的时钟树上都能看到。
  

2.3.1.1.4 SYS

系统配置，这里要注意，一定要把debug模式配上！
这是st-link调试的接口。
一定要配上，不然之后再下载会比较麻烦。
这里我用的是st-link的sw模块，就配置成serial wire。

2.3.1.2 Connectivity

因为我们用到了串口1 PA9 PA10，所以这里要配置串口1的控制器。勾选为异步功能就好。

2.3.1.4 Middleware

这里都是ST帮忙集成好的一些协议栈和固件库，比如fatfs文件系统，做tf读写会用，比如freeRTOS，目前最火的免费操作系统，还有USB协议，GUI……
这里我们使用FreeRTOS系统，所以勾选上freeRTOS即可，系统会帮自动集成进去。具体的freeRTOS参数就用默认的就行。比如周期1ms（1000Hz），堆3kb……
基本上都是freeRTOSconfig.h里的裁剪项。

我们也可以看到，freeRTOS勾选后，一些我们没有配置的项就自动配置了。
比如NVIC，之前我们没有配置，但是使用FreeRTOS后，默认就选择4分组，并且其他可选项都没了。

这里我们新建一个task，用来驱动LED闪烁和串口发送。

2.3.2 时钟配置

这一面配置的是stm32的时钟树，需要对时钟树有一些简单的了解。
一般来说，stm32f1都是倍频到72M。
基础知识：
STM32 有4个独立时钟源: HSI、HSE、LSI、LSE。
这里简单介绍一下，stm32 的外部输入时钟有两个，

• 外部高速时钟HSE，4M~16M，f1一般是个8M晶振
• 外部低速时钟LSE，一般是个32k的时钟晶振
  内部时钟也有两个：
• 内部高速时钟HSI，内部的RC振荡器，8M
• 内部低速时钟LSI，内部的RC振荡器，40k，是作为IWDGCLK(独立看门狗)时钟源和RTC时钟源而独立使用
  这些就是图中最左侧的输入部分，配置在2.3.1.2.3中介绍了。
  
  然后将HSE通过PLL倍频到72M时钟作为系统的主时钟即可，后面的高速外设就是72M，低速外设就是36M。
  

2.3.3 工程配置

这一面都是一些工程相关的配置了，会改动的可能这么几个地方：

1. 堆栈大小
   
2. 库代码是否复制入工程

3. 每个外设生成独立的一对.c 和 .h文件
这个默认是不勾选的，这里我们勾选上。这样模块化的感觉比较好。

别的项比如初始化不用引脚都为模拟脚（省电）等功能，都不强求，看大家自己需求。

2.3.4 工具Tools

这一面没啥研究，据说是可以计算功耗，没关注过这一块，没用过。
直接略过。

2.4 代码编写

2.4.1 应用层

图形化配置完成后，我们点击Project-Generate Code，右侧生成代码。
点击main看一下，其实很多代码结构都已经做固定在里面了。

无freeRTOS的版本：

用户代码只允许卸载 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END之间，不然其他位置的代码在再次Generate code之后会被覆盖掉。

带freeRTOS的版本：

可以看出，基本上所有的初始化都做完了，系统main的流程也写完了，用户只要加自己的功能就行了。
这里我们在启动的StartDefaultTask任务中随便加几句，把串口1和两个灯驱动起来。

void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
	  HAL_UART_Transmit(&huart1,'t',1,1000);
	  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_14);
	  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_15);
	  HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
	  osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

2.4.2 printf实现

补充：
如果串口需要printf功能，可以在底部参考链接中找到做法。
即重定向putchar函数，再使能浮点输出即可。

然后在设置中使能浮点输出。

2.4.3 添加自定义的文件夹

如果我们有一些.c和.h需要添加到项目中，可以按照如下步骤.
本工程里暂时没有做这一步。只是mark一下，万一有人需要。

2.5 下载运行

点击

编译下载可执行文件。
初次使用需要配置

ST-link方面，我用的就是淘宝十几块的便宜货，第一次下载时候会提示需要固件升级。

确定后弹出升级框，点击 Open in update mode.

左下角出现 Upgrade successful之后则为成功。

然后重新下载运行即可。

2.6 遇到的问题

7月19补记
之前记录这个问题只是临时记一下，以为是个小问题，没想到纠结了一周还没找到原因，而且感觉现象很诡异，认真的探究了与喜爱，感觉干脆单独再开一文做记录把。

添加printf驱动之后，在task中一运行printff就进入HardFault_Handler。很奇怪。
HardFault_Handler一般就是堆栈溢出，数组越界等等，
查了一下，网上给的解释就是task的堆栈分小了，128改成512即可。
为什么printf要这么大的栈？
查了一下，cubeIDE里的用了newlib，里面的printf居然还要malloc空间，有点无语。
对于我20k的stm32f103c8真的不友好啊。
反正改一把试下，

跑了一下，还是不行。
主要体现在：
在task里printf 浮点数异常。

又测试了几组，发现还是任务堆栈大小设置的问题，太大太小都不行。还有freeRTOS的总堆栈大小也要设置合适。

• 任务堆栈太小，printf跑不起来，要进HardFault_Handler
• 任务堆栈大了（注意分配的是word），接近freeRTOS的总heap大小，也会容易进

还有奇怪的一些bug还遗留在里面：

1. 在main中先跑一下printf，task里跑printf就正常，main中不跑，直接task跑printf就进HardFault_Handler，这个还没搞清楚为什么。
2. 每个周期printf的字符很多之后，最后的部分就打不出来了。

居然官方的IDE有问题，看来还得打磨。

解决方案和文件下载我记录在 下一篇博客 里了。
有需要的可以自取。

总结

使用cubeIDE来开发真的是十分简单十分方便，也不用自己再收集整理一些常用接口模块了，常用的协议栈也不用自己移植了。
可以说是非常强大了。
就是出来没多久，还是有一些需要打磨的地方，比如freeRTOS、USB库等的malloc接口等等，都有问题。这部分可能还是得先用老的（诶，本来就冲着不用自己移植来用的cubeIDE）
基本上要注意的部分我都在本文加粗加黄了。

参考资料

• UM1718_STM32CubeMX的配置和C代码的生成 - 官方中文文档
• cubeIDE入坑指南
• stm32f1时钟树配置
• STM32CubeIDE串口实验操作
• CubeIDE实现printf
• 官方视频教程
• stm32CubeIDE 在自己工程中添加.c 和.h文件
• STM32Cube IDE使用lib、a库文件方法
• CubeIDE freeRTOS中无法printf浮点数的坑