STM32使用CubeMX创建HAL库工程文件

文章目录

1. STM32CubeMX

2. 界面介绍

3. 使用教程

新建工程

选择芯片界面

编辑

配置页面

引脚配置页面

引脚配置界面的颜色指示

配置RCC时钟参数

配置SYS参数

配置时钟树

Project Manager项目管理配置

生成工程文件

KEIL代码编写

1. STM32CubeMX

STM32CubeMX是STMicroelectronics（意法半导体）为其STM32系列微控制器提供的图形化配置工具。它旨在简化和加速嵌入式系统的开发过程。通过STM32CubeMX，开发者可以方便地配置微控制器的硬件资源，并生成初始化代码，从而减少手动编写代码的复杂性和可能的错误。

主要功能和特点

1. 图形化硬件配置

引脚配置：用户可以通过图形界面直观地配置微控制器的引脚功能，例如GPIO、USART、I2C、SPI等。
外设配置：配置各种外设，如定时器、ADC、DAC、PWM等。
时钟树配置：设置微控制器的时钟源和时钟树，确保外设和内核工作在适当的频率下。

2. 自动生成代码

代码自动生成：根据用户的配置，STM32CubeMX自动生成初始化代码和驱动代码。这些代码包括引脚初始化、外设初始化和时钟配置。
项目文件生成：支持生成适用于多种IDE的项目文件，如Keil、IAR、Eclipse等。

3. 中间件支持

RTOS支持：支持FreeRTOS等实时操作系统的集成，用户可以方便地启用和配置RTOS。
USB、TCP/IP栈：集成了USB和TCP/IP等常用的中间件，简化了这些复杂协议的开发过程。

2. 界面介绍

主界面

菜单栏
- File：文件菜单，提供新建项目、打开项目、保存项目等基本功能。
- Window：窗口菜单，允许用户管理和配置窗口布局。
- Help：帮助菜单，提供帮助文档和软件信息。
已经存在的工程
- Existing Projects：列出了最近打开的项目文件，用户可以快速打开这些已经存在的工程进行修改和查看。
新建工程
- New Project：新建工程区域，提供了多种方式创建新项目。
  - 从MCU中开发我的项目（Start My Project from MCU）：选择具体的STM32 MCU型号进行项目开发。
  - 从开发板中开发我的项目（Start My Project from ST Board）：选择具体的ST开发板进行项目开发。
  - 从示例中开发我的项目（Start My Project from Example）：从现有的项目示例中创建新项目。
软件包安装管理
- Manage Software Installations：管理STM32CubeMX和嵌入式软件包的安装和更新。
  - 检查更新（Check for Updates）：检查STM32CubeMX和嵌入式软件包的更新。
  - 安装/移除软件包（Install / Remove）：安装或移除STM32CubeMX和相关的嵌入式软件包。
辅助工具
- Assistant Tools：提供了一些辅助工具和功能扩展。如示例项目、教程和与其他工具的集成。
关于STM32
- About STM32：提供关于STM32产品的更多信息和资源链接。

File 界面

Windows 界面

Help 界面

Manage 软件包管理页面

这里可以安装需要的软件包，绿色的表示已经安装，蓝色表示未安装。

Updater Settings 界面

软件包存放位置（Firmware Repository）

Repository Folder：这是存放STM32Cube固件包的文件夹路径。在这个位置，最好存到C盘之外的位置。

检查和更新设置（Check and Update Settings）

Manual Check（手动检查）：如果选择此选项，STM32CubeMX不会自动检查更新，用户需要手动点击更新按钮来检查和下载最新的软件包。
Automatic Check（自动检查）：如果选择此选项，STM32CubeMX会自动检查更新。用户可以设置两次检查之间的时间间隔（以天为单位）。例如，在“Interval between two Checks (days)”字段中输入“5”，表示每隔五天自动检查一次更新。

数据自动刷新（Data Auto-Refresh）

No Auto-Refresh at Application start（程序启动时不刷新数据）：如果选择此选项， STM32CubeMX在启动时不会自动刷新数据，用户需要手动刷新。
Auto-Refresh Data-only at Application start（程序启动时只刷新数据）：如果选择此选项， STM32CubeMX在启动时会自动刷新数据，但不会刷新文档。这个选项默认选中，保证了应用程序启动时数据是最新的。
Auto-Refresh Data and Docs at Application start（程序启动时刷新数据和文档）：如果选择此选项， STM32CubeMX在启动时会同时刷新数据和文档，确保所有信息都是最新的。
Interval between two data-refreshes (days)（两次数据刷新的时间间隔）：用户可以设置两次数据刷新的时间间隔（以天为单位）。例如，在此字段中输入“3”，表示每隔三天自动刷新一次数据。

3. 使用教程

新建工程

这里选择使用第一种新建工程的方式

选择芯片界面

先输入想要使用的芯片型号，然后双击选择详细的芯片类型即可。

配置页面

主界面区域划分

1. MCU外设选择界面（Categories）

位置：界面左侧
功能：在这个区域，可以选择使用的MCU外设资源。
- System Core：包含系统核心外设，如GPIO（通用输入输出）、NVIC（嵌套向量中断控制器）、RCC（复位和时钟控制）等。
- Analog：包含模拟外设，如ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、OPAMP（运算放大器）等。
- Timers：包含定时器外设，如基本定时器、通用定时器、PWM定时器等。
- Connectivity：包含通信外设，如USART、SPI、I2C、CAN等。
- Middleware：包含中间件，如USB、TCP/IP栈、文件系统等。

2. 详细参数配置界面（Parameter Settings）

位置：界面中部
功能：在此区域，可以对所选择的外设进行详细配置。
- 配置选项：不同外设的具体参数配置选项显示在此区域中，用户可以设置这些参数以满足具体需求。
- Parameter Settings（参数设置）：配置外设的具体参数。
- User Constants（用户常量）：定义和使用用户常量。
- NVIC Settings（NVIC设置）：配置中断优先级和使能。

3. 芯片引脚预览界面（Pinout View）

位置：界面右侧
功能：此区域显示STM32芯片的引脚分布和配置预览。
- 引脚视图：直观展示每个引脚的位置及其当前配置。
- 引脚功能配置：可以在引脚视图中直接点击某个引脚，选择并配置该引脚的功能。

引脚配置页面

引脚配置可以通过两种方式完成：

通过外设选择界面配置：
- 在MCU外设选择界面中选择具体的外设模块（如GPIO、USART等），然后配置相关的引脚功能。
通过引脚预览界面配置：
- 在芯片引脚预览界面中直接点击相应的引脚，选择并配置该引脚的功能。

引脚配置示例：PC13引脚

点击需要配置的引脚：
- 点击PC13引脚。在引脚预览界面中点击PC13引脚，会弹出一个功能选择菜单。
选择引脚功能：
- GPIO_EXTI13：外部中断
- EVENTOUT：事件输出
- GPIO_Analog：模拟输入输出
- GPIO_Output：通用输出
- GPIO_Input：通用输入
- RTC_TAMPER：实时钟防篡改
- RTC_OUT：实时钟输出
- Reset_State：复位状态

引脚配置界面的颜色指示

不可配置引脚（淡黄色）

电源专用引脚：在引脚预览界面中，电源专用引脚（如VDD、VSS等）以淡黄色显示。这些引脚是固定功能的，不可进行其他用途配置。
示例：VDD 和 VSS：这些引脚用于供电和接地，不能配置为其他功能。

已配置但未初始化的引脚（黄色）

I/O功能但未初始化：引脚显示为黄色，表示该引脚已经配置了一个I/O功能，但在详细配置界面中没有进行初始化操作。
No mode状态：这种状态下，引脚已经进行资源分配，但没有具体的外设功能初始化。

已配置并初始化的引脚（绿色）

配置成功的引脚：引脚显示为绿色，表示该引脚已经成功配置并完成初始化，配置有效且已生效。

配置RCC时钟参数

高速外部时钟（HSE）：用于设置微控制器的高速外部时钟源，通常用于系统时钟或外设时钟。

低速外部时钟（LSE）：用于设置微控制器的低速外部时钟源，通常用于RTC（实时时钟）或低功耗模式下的时钟。

Disable（禁用）：禁用高速外部时钟。
BYPASS Clock Source（旁路时钟源）：使用外部时钟信号，通过旁路模式将时钟信号直接输入到微控制器中。
Crystal/Ceramic Resonator（外部晶振）：使用外部晶振或陶瓷谐振器作为时钟源。

如果不配置RCC时钟，则是默认使用内部高速时钟（HSI），推荐将RCC时钟配置高速外部时钟和外部晶振。

配置SYS参数

1. Debug（调试接口）

默认情况下，调试功能是关闭的（No Debug）。用户可以根据需要选择使用的调试协议，主要有SW（Serial Wire）和JTAG两种调试接口。

调试协议选项：

No Debug：不使用调试器关闭调试功能。
Serial Wire：使用SWD（Serial Wire Debug）协议进行下载和调试，推荐使用此选项，因其只需要2个引脚（SWCLK和SWDIO）。
JTAG (4 pins)：使用JTAG协议的4引脚模式进行下载和调试。
JTAG (5 pins)：使用JTAG协议的5引脚模式进行下载和调试，比4引脚模式多了一个复位引脚（nTRST）。
Trace Asynchronous Sw：使用SWD协议的追踪功能，有时也可以解决使用ST-Link烧录后无法再次烧录和调试的问题。

推荐设置：

Serial Wire：SWD协议占用引脚少，调试速度快，推荐配置成Serial Wire模式。
配置一致性：在STM32CubeMX中选择SW协议时，MDK等开发环境中也必须选择SW协议。同样，选择JTAG协议时也需要保持配置一致，避免下载和调试失败。

2. System Wake-Up（系统唤醒）

PA0引脚：设置低功耗模式下通过PA0引脚实现自动唤醒功能。

3. Timebase Source（时基源）

HAL的时基源：指HAL库中的uwTick，用于实现HAL_Delay()函数及各种超时功能的时钟基准。
Sys Tick（嘀嗒定时器）：通常选择默认的Sys Tick作为系统时基源，维护SYS Timebase Source。这个选择将时基更新放在SysTick_Handler()中断服务函数中，具体实现为HAL_IncTick()函数。

实际应用中的配置

选择Serial Wire模式：
- 在实际项目中，推荐选择Serial Wire模式（SWD协议），因其调试速度快，占用引脚少。
- 在STM32CubeMX中选择Serial Wire，并在MDK等开发环境中保持一致配置，确保下载和调试成功。
使用ST-Link或J-Link调试器：
- ST-Link调试器：选择Serial Wire模式。
- J-Link调试器：如果使用JTAG协议，根据实际要求选择JTAG (4 pins) 或 JTAG (5 pins)。如果采用SWD协议，也可以选择Trace Asynchronous Sw模式。

配置时钟树

因为在前面RCC时钟配置中，选择使用外部晶振，在这里需要切换使用外部高速时钟模式（HSE），如果没有配置RCC时钟，则使用默认的内部高速时钟（HSI）；
然后配置PLLCLK锁相环，之后倍频更改系统主时钟；
推荐使用最大时钟频率(72M), 可以直接修改后面HCLK(MHZ)系统时钟，直接改成72M，然后按下回车就可以, 前面会自动将PLL设置为8，PLMul设置为X9。

Project Manager项目管理配置

Project（工程设置）

项目路径和项目名称要使用英文

Code Generator（代码生成器）

Copy all used libraries into the project folder
- 功能：将HAL库的所有.c和.h文件复制到所建工程中。
- 优点：如果后续需要新增其他外设而不再用STM32CubeMX时，会很方便。
- 缺点：项目体积大，编译时间相比其他选项更长。
Copy only the necessary library files
- 功能：只复制所需的.c和.h文件到工程中。
- 优点：项目体积相对较小，编译时间短，工程易于复制和迁移。
- 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入。
Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file
- 功能：不复制文件，直接从软件包存放位置引用.c和.h文件。
- 优点：项目体积最小，节约硬盘空间。
- 缺点：项目复制到其他电脑上或者软件包位置改变时，需要修改相应路径。

2. Generated Files

这部分配置了代码生成的具体方式和文件管理。

Generate peripheral initialization as a pair of .c/.h files per peripheral
- 功能：为每个外设生成单独的.c和.h文件。
- 优点：代码组织清晰，便于管理和维护。
Backup previously generated files when re-generating
- 功能：重新生成代码时备份之前生成的文件。
- 优点：确保旧代码不会丢失，便于回滚和比较。
Keep User Code when re-generating
- 功能：重新生成代码时保留用户代码。
- 优点：防止用户手写的代码被覆盖。
Delete previously generated files when not re-generated
- 功能：重新生成代码时删除之前生成的文件。
- 优点：保持项目整洁，避免冗余文件。

3. HAL Settings

这部分配置了HAL库的特定设置。

Set all free pins as analog (to optimize the power consumption)
- 功能：将所有未使用的引脚设置为模拟输入，以优化功耗。
- 优点：减少未使用引脚的功耗，提高系统能效。
Enable Full Assert
- 功能：启用完整的断言检查。
- 优点：在开发过程中提供更严格的错误检查，有助于调试。