在STM32Cubemx开发环境下，HAL库编程实现LED流水灯及Keil环境下的仿真运行过程

STM32Cubemx的安装使用，HAL库编程实现LED流水灯，以及Keil环境下的仿真运行

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前言

STM32CubeMX 是意法半导体推出的图形化配置工具，通过傻瓜化的操作便能实现相关配置，最终能够生成C语言代码，支持多种工具链，比如MDK、IAR For ARM、TrueStudio等。 尤其值得一提的是，TrueStudio已经被ST收购，提供完全免费的版本，并且，通过插件式安装，可以将 STM32CubeMX 集成在一个IDE，使用十分方便。

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一、安装教程

1. STM32CubeMX 简介

• STM32CubeMX 是 ST 意法半导体近几年来大力推荐的STM32 芯片图形化配置工具，目的就是为了方便开发者， 允许用户使用图形化向导生成C 初始化代码，可以大大减轻开发工作，时间和费用，提高开发效率。STM32CubeMX几乎覆盖了STM32 全系列芯片
• 在CubeMX上，通过傻瓜化的操作便能实现相关配置，最终能够生成C语言代码，支持多种工具链，比如MDK、IAR For ARM、TrueStudio等 省去了我们配置各种外设的时间，大大的节省了时间
  
• 安装CubeMx一共需要三个

JRE （Java Runtime Environment） ：Java运行环境 运行JAVA程序所必须的环境的集合

STM32CubeMX

HAL库 ：STM32HAL固件库，ST官方推出的另一套库

2. 安装JRE

• 于 STM32CubeMX 软件是基于 JAVA 环境运行的，所以需要安装 JRE （Java Runtime Environment）才能使用，记得选择64位的安装
• 安装地址：https://www.java.com/en/download/manual.jsp
  
  
• 双击应用程序包安装：
  
• 修改路径，点击下一步：
  
• 等待安装成功：
  
  

3. 安装STM32CubeMX 6.4.0

• 百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1yKgxQk2vxyqAy4CrGHZYzA?pwd=8m4m
• 提取码: 8m4m
  
• 不想在百度网盘下载，可以去官网下载：
• 官网地址：www.st.com/stm32cubemx
  
• 双击应用程序文件进行安装：
  
  
• 同意协议，下一步:
  
• 勾选第一个即可（第二个选项是是否同意ST公司收集你的个人使用信息等）：
  
• 自定义安装路径：
• 点YES（这句话是安装本软件可能会与文件夹之前文件冲突，导致文件夹之前文件丢失，点继续即可）：
  
• 直接点NEXT，其他不用设置，之后开始安装：
  
• 安装完成，点Done退出：
  
  

4. 安装HAL库

4.1 什么是HAL固件库？

• STM32 HAL固件库是Hardware Abstraction Layer的缩写，中文名称是：硬件抽象层
• HAL库是ST公司为STM32的MCU最新推出的抽象层嵌入式软件，为更方便的实现跨STM32产品的最大可移植性。HAL库的推出，可以说ST也慢慢的抛弃了原来的标准固件库，这也使得很多老用户不满。但是HAL库推出的同时，也加入了很多第三方的中间件，有RTOS，USB，TCP / IP和图形等等
• 和标准库对比起来，STM32的HAL库更加的抽象，ST最终的目的是要实现在STM32系列MCU之间无缝移植，甚至在其他MCU也能实现快速移植
• 并且从16年开始，ST公司就逐渐停止了对标准固件库的更新，转而倾向于HAL固件库和 Low-layer底层库的更新，停止标准库更新，也就表示了以后使用STM32CubeMX配置HAL/LL库是主流配置环境

4.2 HAL库安装方式

• 在线安装
• 离线安装

4.3 HAL库在线安装

• 打开安装好的 STM32CubeMX软件，点击Help -> Manage embedded software packages：
  
• 找到STM32F4，点击三角箭头：
• 购买最新的固件包：
• 点击“Install Now” 进行在线安装， 如下图：
  
• 开始安装：
  
• 方框变为绿色，表明固件包成功安装：
  

二、准备工作

1. 题目要求

• 安装 stm32CubeMX，用cubemx完成初始化过程，采用HAL库编程实现：在STM32最小系统核心(STM32F103C8T6)下，分别用GPIOA-5、GPIOB-9、GPIOC-14 这3个引脚上控制LED灯（最高时钟2Mhz），轮流闪烁，间隔时长1秒
• 在Keil下用软件仿真运行上面代码，并用虚拟逻辑分析仪观察 对应管脚上的输出波形（高低电平转换），看是否是1秒的周期
• 流水灯代码编写可参考本人前一篇博客进行学习：
  https://blog.csdn.net/qq_53112972/article/details/127153401

2. 实验工具

• STM32CubeMX 6.4.0、keil C51

3. STM32CubeMX 6.4.0环境介绍

• 操作键介绍：
  
  
  
  

• 外设配置：
  ① System Core：用于配置GPIO、时钟源、中断系 统以及系统相关的外设
  ② Analog：用于配置模/数和数/模转换外设
  ③ Timers：用于配置定时器和实时时钟外设
  ④ Connectivity：用于配置I2C、SPI和UART等连接 外设
  ⑤ Multimedia：用于配置I2S等音频数据传输外设
  ⑥ Computing：用于配置CRC校验外设
  ⑦Middleware：用于配置RTOS和GUI等中间件

• GPIO配置：
  

• 时钟配置：
  
  

三、 项目创建

1. 新建工程

• 打开STMCubeMX，点击ACCEE TO MCU SELECTOR，创建项目：
  

• 在Part Name里选择自己的芯片：

• 本次实验采用STM32F103C8开发板，点击信息栏中的具体芯片信息选中：

• 点击Start Project，就可以看到自己选择的芯片：
  

2. 引脚配置

• 开发板界面分为引脚预览和系统预览：
  

引脚预览：可以查看引脚配置了什么功能，和各个引脚的位置；任意点击一个引脚即可设置该引脚的各种功能。绿色表示配置成功
系统预览：可以查看配置的各种外设和GPIO的状态。

• 配置引脚时只需把目标LED对应引脚设置为GPIO_Output即可，按照题目要求，这里选择：PA5、PB9、PC14
  
  

3. 外设配置

• 键入system core ，进入SYS，在debug下选择serial wire：
  
• 点击RCC，将HSE设为Crystal/Ceramic Resonator(晶振)：
  
• 配置GPIO：
  

GPIO output level ：Low将该串口初始化为低电平，当然也可以选择High，就是将初始电平拉高，这里按我们电路的接法，所以应该拉低；
GPIO mode：Outpull Pushpull的意思是选择输出模式为推挽输出模式，还有其他几种输出模式；
GPIO Pull-up/Pull-down ：No pull-up and no pull-down的意思是设置为输出没有上拉和下拉输出，其实安逻辑来说我们是需要给我们的LED给一个下拉电阻才能点亮的，但是在实际的运用中为了简便发现这样也可以点亮，并且因为电流大，所以LED亮度很高；
Maximum output speed ：Low配置的是输出速度，这里配置输出速度为低，目前碰到的大多数情况都选择低就可以

4. 时钟配置

• APB2总线的时钟由HSE控制。点击Clock Configuration，在这个界面得把PLLCL选上,同时把8MHz改成72，并回车，会出现下列提示框，点击ok：
  
  

5. 工程配置

• 注意：
  存储目录不可以有中文；
  在Project处，是工程的各种配置，只需设置几个，其他的默认即可
• 点击Projiect Manager，如图所示进行配置：
  
• 点击Code Generator，进行进一步配置：
  
• 点击GENERATE CODE 创建工程：
  

6. 程序编写

• 注意：所有自己编写的代码请放在/* USER CODE BEGIN XXX / / USER CODE END XXX */之间
  这样我们修改工程的时候你自己写的代码就不会被删除
• 在main.c文件的main函数下的while循环中，添加下面几行代码即可：

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);//PA4
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//PB9
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);//PC14
		HAL_Delay(1000);//1s
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);//PA4
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);//PB9
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);//PC14
		HAL_Delay(1000);//1s	
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);//PA4
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//PB9
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_RESET);//PC14
		HAL_Delay(1000);//1s

• 编译发现没有报错：

四、硬件烧录运行

1. 烧录工具

硬件工具：

• st-link v2
• STM32F103C8开发板
• LED灯
• 线路若干

软件工具：

• keil c51

2. 结果展示

HAL库实现流水灯

五、Keil环境下的仿真运行

1. 仿真环境设置

• 点击魔法棒，选择target，晶振选择为8MHZ：
  （注意：这个选项在软件仿真中起到很重要的作用，如果选择错误，那么波形一定是错误的，因为时间不准确）
  
• 再次点击魔法棒，点击debug，勾选Use simulator和Run to main()，并且在Dialog DLL改为是DARMSTM.DLL，另一处改为 TARMSTIM.DLL；两处的Parameter改为-pSTM32F103C8：
  
• 点击OK，仿真环境配置完成
  

2. 虚拟逻辑分析仪观察输出波形

• 设置完成后，开启调试模式，打开逻辑分析仪：
  
  
• 添加要观察的IO口：
• 方法一：在左下角命令行输入dir vtreg命令，查看有哪些引脚可以被检测
  
• 方法二：直接键入PORTA.、PORTB.出来目标端口；如：porta.5
  
• 方法三：直接以 PORTX >> X 的形式输入，内容取决于代码中定义的管脚；如：PORTA>>5 (该方法也是较为推荐的)
  
• 这里使用方法三添加需要观察的IO口，即GPIOA-5、GPIOB-9、GPIOC-14口：
  注意：新建引脚，务必将Display Type处设置为Bit！
  
• 设置好之后，逻辑分析仪左侧会出现刚才设置的IO口:
  
• 点击全速运行；执行一段时间后，点击停止按钮即可：
• 另：点击in或out设置Grid的大小为1s，勾选signal info和cursor可以设置起始线看到相关信息：
  
• 运行一段时间后，点击暂停；
• 为了观察一下延时函数是否准确：将鼠标移动至第一个波形的一条下降沿处，并点击，锁定此刻的时间；再将鼠标移动至第二条波形的下降沿处与其重叠，观察二者的时间：
  
• 由图像可以看出，几乎接近了完整的1秒

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总结

通过这次实验，不仅理解了STM32cubemx的基础原理知识，同时通过在stm32cubeMX的开发环境下，运用HAL库编程实现LED流水灯及Keil环境下的仿真运行，观察其波形，又进一步加深了我对这部分知识的理解与运用。实操过程中，还是有些小问题，但是经过上网查询以及同学们的帮助下，完成了实验。
同时也期待大家能够积极留言，指出我存在的问题，谢谢！

参考资料：
https://blog.csdn.net/weixin_64559251/article/details/127176072?spm=1001.2014.3001.5502
https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/120847240?spm=1001.2014.3001.5502