摘要

在嵌入式領(lǐng)域中開發(fā)以ARM公司的Cortex M內(nèi)核為代表的單片機時程序員使用最多的IDE一定是Keil公司的MDK4 MDK5，而Keil已經(jīng)脫離現(xiàn)代智能IDE，近年來IAR逐步向現(xiàn)代智能IDE靠近但還不足，一些芯片原廠提供了基于eclipse改裝版IDE，這些工具在調(diào)試方面有優(yōu)勢，比如查看外設(shè)寄存器，內(nèi)核寄存器，反匯編，支持多種調(diào)試器燒錄固件，但在代碼提示，代碼跳轉(zhuǎn)、代碼重構(gòu)、查找調(diào)用代碼等等這些功能很匱乏，而Jetbrains公司的Clion是一款現(xiàn)代化跨平臺IDE，不僅能編寫傳統(tǒng)c/c++程序，還能配合插件開發(fā)單片機程序，解決了傳統(tǒng)嵌入式IDE的痛點。專業(yè)的嵌入式IDE是內(nèi)置燒錄調(diào)試工具，使用第三方IDE需要借助開源工具openocd，openocd有很多版本適配不同芯片能夠滿足使用。當前最熱門的單片機就是stm32，得益于資料公開，有第三方板卡商家，SDK代碼規(guī)范易讀，甚至還有初始化代碼生成工具CubeMX極大程度降低了嵌入式開發(fā)的門檻(有些國內(nèi)半導(dǎo)體廠家的資料是傳家寶見不得人)，讓嵌入式程序員更加注重應(yīng)用。本文主要內(nèi)容是使用Clion+CubeMX+arm-gcc+openocd開發(fā)stm32環(huán)境，當然不僅僅是開發(fā)stm32，只要是能使用gcc系列編譯器編譯代碼，并配合編寫編寫的cmake腳本的都可以爆改適配，博主已經(jīng)適配過樂鑫的ESP32、沁恒微電子的CH32。

關(guān)鍵字： Clion、STM32、CubeMX

環(huán)境說明

• 操作系統(tǒng)：win11
• 單片機：stm32f103rct6
• IDE：Clion2023
• 代碼生成器：STM32CubeMX 6.8.1
• 工具鏈：amr-gcc
• 固件燒錄軟件：openocd -20231002
• 調(diào)試器：ST-Linkv2

下載安裝clion

• 進入官網(wǎng)下載windos版，下載完成雙擊安裝
  
• 點擊下一步
  
• 選擇安裝路徑，安裝路徑不要有空格和中文
  
• 安裝選項，勾選如圖就行了，再點擊下一步
  
• 默認創(chuàng)建菜單文件夾，點擊安裝就開始安裝了
  
• 安裝完成選擇稍后重啟
  

下載arm-gcc

• 進入官網(wǎng)下載windos版arm交叉編譯器，選擇zip壓縮包鏈接，解壓后可以不用安裝直接使用。
  
• 進入解壓的bin文件夾，把這個路徑添加到系統(tǒng)環(huán)境變量PATH中。以win11為例 設(shè)置 -->系統(tǒng)–>高級系統(tǒng)設(shè)置–>環(huán)境變量–>系統(tǒng)變量–>在PATH中添加解壓后的bin文件夾路徑
  
• 在命令行中驗證添加成功沒有，wim+r,輸入cmd打開命令行，輸入 arm-none-eabi-gcc.exe -v(注意隔了一個空格)，出現(xiàn)了版本號說明添加成功，沒有成功重啟電腦系統(tǒng)重新加載環(huán)境變量再驗證，還是沒有驗證成功查詢下如何添加系統(tǒng)環(huán)境變量。
  

下載配置openocd

• 進入第三方網(wǎng)站(博主在官網(wǎng)沒有找到已經(jīng)編譯好的程序只有源碼)下載解壓就行了，這個網(wǎng)站也提供arm-gcc下載。
  
• 安裝驅(qū)動，本文使用的ST-Link，安裝ST-Link驅(qū)動，雙擊bat腳本自動安裝驅(qū)動
  
• 使用J-link時，先安裝J-link驅(qū)動，再用UsbDriverTool軟件轉(zhuǎn)換USB驅(qū)動為libusb。
  
• openocd燒錄調(diào)試程序時需要配置文件，下文提供了配置文件示例。調(diào)試燒錄器配置項是通用的(為了演示提供的文件中設(shè)置了三種，選擇一個就行了)適用于很多芯片，選擇接口同理，文件命令后綴與上圖相同，名字隨意。

#設(shè)置使用的調(diào)試燒錄器為ST-Linkv
source [find interface/stlink.cfg]

#設(shè)置使用的調(diào)試燒錄器為J-link
source [find interface/jlink.cfg]

#設(shè)置使用的調(diào)試燒錄器為DAP-Link
source [find interface/cmsis-dap.cfg]

# 調(diào)試接口選擇swd，此類型是ST-Link專用的
transport select hla_swd

# 調(diào)試接口選擇swd，此類型是J-link，DAP-Link通用
transport select swd

#設(shè)置目標芯片，選擇stm32f1x，如果是f4系列的換成f4就行了其他系列以此類推
source [find target/stm32f1x.cfg]

編輯完成文件保存到openocd的文件夾，方便在clion中選擇配置文件

下載安裝STM23Cubemx

• 進入官網(wǎng)，向下滑動頁面，找到如圖windos版欄，選擇6.8.1版本，下載安裝包需要登錄st賬號沒有賬號可以使用郵箱注冊一個，注冊以后ST時不時會往郵箱發(fā)一些新聞類郵件(可能是為了推廣產(chǎn)品)，所以選擇一個不常用的但能收到郵件的郵箱就行了，博主測試高版本安裝后發(fā)現(xiàn)有bug且需要登錄賬號才能下載開發(fā)包，下載后是一個壓縮包，解壓后直接雙擊安裝。
  
• 點擊下一步
  
• 同意下一步
  
• 同意下一步
  
• 選擇安裝路徑，并下一步，安裝路徑不要有空格和中文
  
• 沒有文件夾需要創(chuàng)建，點擊確認
  
• 選擇開始菜單文件，按需修改，點擊下一步開始安裝
  
• 安裝完成，下一步
  
• 完成安裝
  
• 啟動CubeMX安裝開發(fā)包(也可以不安裝后續(xù)新建工程選擇芯片自動下載)
  
• 選擇對應(yīng)芯片型號點擊install安裝，安裝完成地點擊clsoe退出
  

新建demo工程

使用CubeMX生成初始化代碼

• 輸入芯片名稱選好型號，開始新建工程
  
• 配置外部時鐘
  
• 配置調(diào)試器接口
  
• 配置GPIO點燈，引腳編號根據(jù)實際的板卡來，直接在右下側(cè)配置IO為輸出
  
• 配置外部時鐘，注意使用的外部時鐘頻率與板卡匹配
• 工程配置，注意IDE選擇STM32CubeIDE，Clion能轉(zhuǎn)換這個工程為cmake工程
• 生成代碼以源文件加頭文件方式（方便模塊化代碼編寫），再點擊生成代碼，彈框選擇打開文件夾

使用Clion寫代碼和燒錄固件

創(chuàng)建一個嵌入式如門經(jīng)典demo工程點燈

• 右鍵菜單選擇使用clion作為工程打開
  
• 第一次使用clion打開選擇不發(fā)送
  
• 信任項目
  

有插件且已經(jīng)配置過一次情況

• 選擇openocd配置文件(沒有彈窗可能是插件沒有設(shè)置，后文再說明)，沒有圖中的配置見上文提到的添加配置文件，由于博主是已經(jīng)搭建過一次環(huán)境有一些配置和插件是以前的，還有登錄賬號會自動同步設(shè)置和插件。順便提一下clion是一個收費軟件，第一次使用會讓登錄賬號激活，或者填入激活碼，這部分移步其他地方查詢方法，又能力的可以直接購買正版年費，想白嫖可以搞一個校園郵箱注冊賬號免費使用。
  
• 在while循環(huán)添加以下代碼每隔500毫秒閃爍LED

  while (1)
  {
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

• 有圖中的圖標說明已經(jīng)安裝了插件(新版已經(jīng)默認綁定安裝了)，沒有則看下文安裝插件，點擊錘子構(gòu)建，右側(cè)三角就是燒錄，蟲子是調(diào)試，調(diào)試注意打斷點
  

沒有插件情況

• 安裝插件
  
• 第一步選擇左側(cè)的插件市場，為了演示本文選擇已經(jīng)安裝選項(已經(jīng)安裝過的插件在插件市場搜不到)
  
• 安裝完成進行插件設(shè)置，選擇openocd存放路徑，Cubemx安裝路徑，右側(cè)有可以測試軟件是否可用，完成點擊OK退出
  
• 添加工程構(gòu)建運行配置，添加完成后就有了上文提到的功能，就可以coding了
  
  
  
• 板卡配置文件見上文，點擊右側(cè)幫助會自動彈出選擇窗口，點擊確認配置完成
  

調(diào)試

調(diào)試功能同keil相比稍遜色些，但仍然可以斷點調(diào)試、查看寄存器、反匯編、查看內(nèi)存、變量值

printf重定向

• 在clion中打開CubeMX工程文件，添加打印串口生成代碼，關(guān)閉CubeMX回到Clion中
  
  
• 由于printf函數(shù)很耗時(庫的原因)所以使用寄存器代碼，在Core/Src/usart.c文件中添加以下代碼

/* USER CODE BEGIN 1 */
int __io_putchar(int ch)
{
    while ((USART1->SR & 0X40) == 0) // 等待上一次發(fā)送完
        ;
    USART1->DR = (uint8_t)ch; //串口發(fā)送字符
    return 1;
}
/* USER CODE END 1 */

• 在Core/Src/usart.h文件中添加以下代碼

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

• 在Core/Src/main.c中添加以下代碼，IO翻轉(zhuǎn)根據(jù)實際情況填寫參數(shù)，注意printf打印是帶有緩沖的遇見換行才會打印輸出

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  char str[] = "demo\n";
  while (1)
  {
      for (int i = 0; i < 5; ++i)
      {
          printf("%d", i);
      }
      printf("%s", str);
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

斷點調(diào)試調(diào)試

• 打好斷點，點擊小蟲子開始調(diào)試，在變量欄中右擊顯示內(nèi)核寄存器值
  
• 調(diào)試菜單
  
• 在內(nèi)存中查看變量值
  
  

查看外設(shè)寄存器值

• 查看外設(shè)寄存器，直接加載keil包中svd，svd文件在keil的Packs文件夾下，選擇對應(yīng)芯片的svd就行了
  
  
• 就能看見熟悉的寄存器了
  
• 以查看IO輸出數(shù)據(jù)為例（ODR）
  

寫在后面

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到了這里，關(guān)于使用clion配合STM32CubeMX開發(fā)stm32(包含斷點調(diào)試，查看寄存器值，printf重定向)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！