【正点原子STM32连载】第十章 STM32CubeMX简介 摘自【正点原子】MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1
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第十章 STM32CubeMX簡介
STM32CubeMX是由ST公司開發的圖形化代碼自動生成工具，能夠快速生成初始化代碼，如GPIO、時鐘樹、中間件等，使用戶專注于業務代碼的開發?，F在ST主推HAL庫，經典的標準外設庫已經停止維護了，新產品也只提供HAL庫的代碼，因此，我們學習HAL庫是更加有優勢的，由于HAL庫具有低耦合、通用、抽象了硬件層，使得開發者無需太過關注硬件驅動的實現，使得開發更加的簡單快速，更容易維護，因此被越來越多的產品所使用。
本章將分為如下幾個小節：
10.1 STM32CubeMX的作用
10.2 安裝STM32CubeMX
10.3 使用STM32CubeMX新建工程
10.1 STM32CubeMX的作用
STM32CubeMX具有如下特性：
①直觀的選擇MCU型號，可指定系列、封裝、外設數量等條件
②微控制器圖形化配置
③自動處理引腳沖突
④動態設置時鐘樹，生成系統時鐘配置代碼
⑤可以動態設置外圍和中間件模式和初始化
⑥功耗預測
⑦C代碼工程生成器覆蓋了STM32微控制器初始化編譯軟件，如IAR，KEIL，GCC
⑧可以獨立使用或者作為Eclipse插件使用
⑨可作為ST的固件包、芯片手冊等的下載引擎
這里特別說明一下STM32CubeMX和STM32Cube固件庫的關系，STM32CubeMX圖形工具配置生成的代碼，是基于STM32Cube固件庫的，并且可以在圖形工具中直接下載STM32Cube固件庫。也就是說，我們使用STM32CubeMX配置出來的初始化代碼，兼容STM32Cube庫，例如硬件抽象層代碼就是使用的STM32的HAL庫。不同系列的STM32芯片，會有不同系列的STM32Cube庫，而STM32CubeMX圖形工具只有一個，所以開發不同的STM32系列芯片，選擇不同系列的STM32Cube庫即可，它們的關系如下圖所示：
圖10.1.1 STM32CubeMX和STM32Cube固件庫的關系
當然，自動生成的驅動代碼我們不去仔細專研其原理的話，對學習的提升很有限，而且在出現BUG的時候難以快速定位解決，因此我們也要了解其背后的原理。
10.2 安裝STM32CubeMX
STM32CubeMX運行環境搭建包含兩個部分，首先安裝Java環境，再安裝STM32CubeMX。
10.2.1 安裝JAVA環境
安裝Java運行環境，大家可以到Java官網www.java.com下載最新的Java軟件，也可以直接從光盤資料獲取安裝包，目錄如下：A盤6，軟件資料1，軟件3、STM32CubeMXJava安裝包，Java安裝包文件下有x64和x86兩個文件夾，分別是64位和32位的電腦的安裝包，大家根據自己電腦的位數選擇即可。比如64位電腦選擇x64文件夾的jre-8u301-windows-x64.exe安裝包，并根據提示安裝即可。安裝完成之后提示界面如下圖10.2.1.1所示。
圖10.2.1.1 Java安裝成功提示界面
安裝完Java運行環境之后，為了檢測是否正常安裝，我們可以打開Windows的命令輸入框，輸入：java –version命令，如果顯示Java版本信息，則安裝成功。提示信息如下圖10.2.1.2：
圖10.2.1.2 查看Java版本
10.2.2 安裝STM32CubeMX
在安裝了Java運行環境之后，接下來我們安裝STM32CubeMX圖形化工具。該軟件可以直接從光盤資料獲取，目錄如下：A盤6，軟件資料1，軟件3、STM32CubeMX，也可以直接從ST官方下載，下載網址為：https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html。
接下來我們直接雙擊SetupSTM32CubeMX-6.3.0.exe，安裝步驟如下。
圖10.2.2.1 啟動安裝
圖10.2.2.2 接受本許可協議
圖10.2.2.3 勾選第一項即可
圖10.2.2.4 指定安裝路徑
圖10.2.2.5 創建快捷方式
圖10.2.2.6 安裝進度提示
圖10.2.2.7 完成安裝
10.3 使用STM32CubeMX新建工程
大多數情況下，我們都只使用STM32CubeMX來生成工程的時鐘系統初始化代碼以及外設的初始化代碼，因為用戶控制邏輯代碼是無法在STM32CubeMX中完成的，需要用戶自己根據需求來實現。
10.3.1 打開STM32CubeMX
雙擊桌面STM32CubeMX快捷方式圖標，如圖10.3.1.1所示。
圖10.3.1.1 CubeMX快捷方式
打開后CubeMX主界面如圖10.3.1.2所示。
圖10.3.1.2 CubeMX主界面
10.3.2 下載和關聯的STM32Cube固件包
我們知道STM32CubeMX圖形工具只有一種， STM32Cube固件包卻有多種，需要選擇我們工程對應的固件包。
為了方便，新建工程前，我們先來下載和關聯STM32Cube固件包，點擊Help->Manage embedded software packages，如圖10.3.2.1所示。
圖10.3.2.1 管理固件包
然后彈出管理界面，在該窗口找到STM32H7列表選項，勾選1.6.0版本。這里選擇1.6.0版本是因為我們的光盤的固件包是這個版本的。關聯STM32Cube固件包有兩個方法，如圖10.3.2.2所示.
圖10.3.2.2 下載和關聯STM32Cube固件包
方法二：下載好之后，會自動關聯，所以不需要多講什么。
方法一：點擊后，彈出下面的窗口，然后選擇光盤中的對應的固件包，注意這里是壓縮包的形式，如圖10.3.2.3所示。
圖10.3.2.3 關聯本地STM32Cube固件包
圖10.3.2.4 等待關聯
圖10.3.2.5 關聯成功
關聯好固件包我們就可以開始新建工程了。
10.3.3 新建工程
使用STM32CubeMX配置工程的一般步驟為：
1，工程初步建立
2，HSE和LSE時鐘源設置
3，時鐘系統（時鐘樹）配置
4，GPIO功能引腳配置
5，Cortex-M7內核基本配置（限定項）
6，生成工程源碼
7，用戶程序
接下來將按照這7個步驟，依次教大家使用STM32CubeMX工具生成一個完整的工程。
1 工程初步建立
方法一：依次點擊“File”，“New Project”即可建新工程。如果之前打開過的話，左側最近打開的過程一列會有打開的工程列表，直接點擊這些工程也可以打開。
方法二：直接點擊ACCESS TO MCU SELECTOR。
具體操作如圖10.3.3.1所示。
圖10.3.3.1 新建工程
點擊新建工程后，第一次可能會聯網下載一些的文件，可能等待時間比較長，可以直接選擇取消即可。
圖10.3.3.2 啟動時聯網更新檢測
之后都可以進入芯片選型界面，如圖10.3.3.3所示。
圖10.3.3.3 芯片選型界面
選擇具體的芯片型號，如圖10.3.3.4所示。
圖10.3.3.4 選擇具體的芯片型號
選擇了芯片型號后，彈出主設計界面，如圖10.3.3.5所示。
圖10.3.3.5 主設計界面
2 HSE和LSE時鐘源設置
進入工程主設計界面后，首先設置時鐘源HSE和LSE。如圖10.3.3.6所示。
圖10.3.3.6 設置時鐘源HSE和LSE
圖10.3.3.6中的標號3和4，我們都選擇了Crystal/Ceramic Resonator，表示外部晶振作為它們的時鐘源。我們開發板的外部高速晶振和外部低速晶振分別是：8MHZ和32.768KHZ。所以HSE時鐘頻率就是8MHZ，LSE時鐘頻率就是32.768KHZ。
選項Master Clock Output 1 用來選擇是否使能MCO1引腳時鐘輸出，選項Master Clock Output 2用來選擇是否使能MCO2引腳時鐘輸出，最后一個選項Audio Clock Input（I2S_CKIN）用來選擇是否從I2S_CKIN(PC9)輸入I2S時鐘。這里大家要注意，因為選項Master Clock Output 2和選項Audio Clock Input（I2S_CKIN）都是使用的PC9引腳，所以如果我們使能了其中一個，那么另一個選項會自動顯示為紅色，也就是不允許配置，這就是STM32CubeMX的自動沖突檢測功能。
3 時鐘系統（時鐘樹）配置
點擊Clock Configuration選項卡即可進入時鐘系統配置欄，如下圖10.3.3.7所示：
圖10.3.3.7 時鐘系統配置欄
進入Clock Configuration配置欄之后可以看到，界面展現一個完整的STM32H7時鐘系統框圖。從這個時鐘樹配置圖可以看出，配置的主要是外部晶振大小，分頻系數，倍頻系數以及選擇器。在我們配置的工程中，時鐘值會動態更新，如果某個時鐘值在配置過程中超過允許值，那么相應的選項框會紅色提示。
這里，我們將配置一個以HSE為時鐘源，配置PLL1相關參數，然后系統時鐘選擇PLLCLK為時鐘源，最終配置系統時鐘為480MHz的過程。同時，還配置了AHB，APB1，APB2、APB3、APB4和Systick的相關分頻系數。由于圖片比較大，我們把主要的配置部分分兩部分來講解，第一部分是配置系統時鐘，第二部分是配置SYSTICK、AHB、APB1、APB2、APB3和APB4的分頻系數。首先我們來看看第一部分配置如下圖10.3.3.8所示：
圖10.3.3.8 系統時鐘配置圖
我們把系統時鐘配置分為七個步驟，分別用標號1~7表示，詳細過程為：
1、時鐘源參數設置：我們選擇HSE為時鐘源，所以我們要根據硬件實際的高速晶振頻率（這里我們是8MHZ）填寫。
2、時鐘源選擇：我們配置選擇器選擇HSE即可。
3、PLL1分頻系數M配置。分頻系數M我們設置為2。
4、PLL1倍頻系數N配置。倍頻系數N我們設置為240。
5、PLL1分頻系數P配置。分頻系數P我們配置為2。
6、系統時鐘時鐘源選擇：PLL,HSI還是HSE。我們選擇PLL，選擇器選擇PLLCLK即可。
7、經過上面配置以后此時SYSCLK=480Mhz。
經過上面的7個步驟，就會生成標準的480MHz系統時鐘。接下來我們只需要配置AHB、APB1、APB2、APB3、APB4和Systick的分頻系數，就可以實現sys.c文件中的sys_stm32_clock_init函數配置的部分時鐘系統。配置如下圖10.3.3.9所示：
圖10.3.3.9 AHB、APB1、APB2、APB3和APB4總線時鐘配置
AHB、APB1、APB2、APB3和APB4總線時鐘以及Systick時鐘的最終來源都是系統時鐘SYSCLK。其中AHB總線時鐘HCLK是由SYSCLK經過AHB預分頻器之后的來，如果我們要設置HCLK為240MHz(最大也就240Mhz)，那么我們只需要配置圖中標號8的地方為2即可。得到HCLK之后，接下來我們將在圖標號9~12處同樣的方法依次配置APB3、APB1、APB2和APB4分頻系數分別為2，2、2和2即可。注意！systick固定為480MHz，配置完成之后，那么HCLK=240MHZ，Systic=480MHz，PCLK1=120MHz，PCLK2=120MHz，PCLK3=120Mhz，PCLK4=120MHz，這和我們使用sys_stm32_clock_init函數配置的時鐘是一樣的。
4 GPIO功能引腳配置
本小節，我們講解怎么使用STM32CubeMX工具配置STM32H7的GPIO口。MiniPRO STM32H750開發板的PB4、PE5和PE6引腳連接一個RGB燈，我們來學習配置這三個IO口的相關參數。這里我們回到STM32CubeMX的Pinout&Configuration選項，在搜索欄輸入PB4后回車，可以在引腳圖中顯示位置，如下圖10.3.3.10所示：
圖10.3.3.10 搜索引腳位置
接下來，我們在圖10.3.3.11引腳圖中點擊PB4，在彈出的下拉菜單中，選擇IO口的功能為GPIO_Output。操作方法如下圖10.3.3.11所示：
圖10.3.3.11 配置GPIO模式
同樣的方法，我們配置PE5和PE6選擇功能為GPIO_Oput即可。設置好即可看到引腳從灰色變成綠色，標識該管腳已經啟用。這里我們需要說明一下，如果我們要配置IO口為外部中斷引腳或者其他復用功能，我們選擇相應的選項即可。配置完IO口功能之后，還要配置IO口的速度，上下拉等參數。這些參數我們通過System Core下的GPIO選項進行配置，如圖10.3.3.12所示。
圖10.3.3.12 GPIO選項
我們先配置PB4，PE5和PE6配置方法一樣的。點擊圖10.3.3.12的2號框里面的PB4，配置如圖10.3.3.13所示。
圖10.3.3.13 配置GPIO口詳細參數
GPIO output level是IO的初始值，為了開始讓RGB燈熄滅，我們設置初始值輸出高電平。
GPIO mode默認是推挽輸出，不需要更改。
GPIO Pull-up/Pull-down默認是不上下拉，我們改為上拉。
Maximum output speed輸出速度配置，默認是低速，我們設置為中速（可以不改）。
User Label用戶符號，我們可以給PB4起一個別的名字。
PE5和PE6也是按照這樣的方法配置即可。
5 Cortex-M7內核基本配置
這里我們主要配置Cortex-M7內核相關的參數。我們依次點擊Cortex_M7 進入配置界面，操作過程如下圖10.3.3.14所示：
圖10.3.3.14 Cotex_M7配置
該界面一共有兩個配置欄目。第一個配置欄目Cortex Interface Settings下面有兩個配置項：
上面這2個參數是CM7內核相關配置。第二個配置欄目Cortex Memory Protection Unit，是用來配置內存保護單元MPU，在我們后面的實驗會講解MPU配置。
6 生成工程源碼
接下來我們學習怎么設置生成一個工程，Project Manager-> Project選項用來配置工程的選項，我們了解一下里面的信息。
Project Name：工程名稱，填入工程名稱（半角，不能有中文字符）
Project Location：工程保存路徑，點擊Browse選擇保存的位置（半角，不能有中文字符）
Toolchain Folder Location:工具鏈文件夾位置，默認即可。
Application Structure：應用的結構，選擇Basic（基礎），不勾選Do not generate the main(),因為我們要其生成main函數。
Toolchain/IDE:工具鏈/集成開發環境，我們使用Keil，因此選擇MDK-ARM，Min Version選擇V5.27（最新）。
Linker Settings 鏈接器設置：
Minimum Heap Size 最小堆大小，默認（大工程需按需調整）。
Minimum Stack Size 最小棧大小，默認（大工程需按需調整）。
MCU and Firmware Package是 MCU及固件包設置：
MCU Reference：目標MCU系列名稱。
Firmware Package Name and Version ：固件包名稱及版本。
勾選Use Default Firmware Location，文本框里面的路徑就是固件包的存儲地址，我們使用默認地址即可。（這里因為我有兩個版本的固件包，所以它默認使用最新的，這個關系不大，就用新的）。 最后工程配置，如圖10.3.3.15所示。
圖10.3.3.15 工程配置
打開Project Manager-> Code Generator選項，Generated files 生成文件選項，勾選Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’files per peripheral，勾選這個選項的話將會將每個外設單獨分開成一組.c、.h文件，使得代碼結構更加的清晰，如圖10.3.3.16所示。
圖10.3.3.16 代碼生成器設置
至此工程最基礎配置就已經完成，點擊藍色按鈕(SENERATE CODE)就可以生成工程。
圖10.3.3.17生成工程
在彈出來的窗口中點擊Open Project就打開MDK工程。
圖10.3.3.18 打開工程
完整的STM32H7工程就已經生成完成。生成后的工程目錄結構如下圖10.3.3.19所示：
圖10.3.3.19 STM32CubeMX生成的工程目錄結構
Drivers文件夾存放的是HAL庫文件和CMSIS相關文件。
Inc文件夾存放的是工程必須的部分頭文件。
MDK-ARM下面存放的是MDK工程文件。
Src文件夾下面存放的是工程必須的部分源文件。
Template.ioc是STM32CubeMX工程文件，雙擊該文件就會在STM32CubeMX中打開。
7 用戶程序
在編寫用戶程序之前，首先我們打開生成的工程模板進行編譯，發現沒有任何錯誤和警告。
接下來我們看看生成的工程模板的main函數，這里我們刪掉了源碼注釋，關鍵源碼如下：
大家需要注意，STM32CubeMX生成的main.c文件中，有很多地方有“/* USER CODE BEGIN X /”和“/ USER CODE END X */”格式的注釋，我們在這些注釋的BEGIN和END之間編寫代碼，那么重新生成工程之后，這些代碼會保留而不會被覆蓋。
我們編寫一個跑馬燈的用戶程序，程序具體如下：
編寫好程序后，編譯沒有任何警告和錯誤。可以直接下載程序MiniPRO STM32H750開發板中（使用DAP下載，請注意配置MDK），算法只需要128K的算法就可以了。
本小節使用STM32CubeMX新建的工程模板在我們光盤目錄：“4，程序源碼\標準例程-庫函數版本\實驗0-4 Template工程模板-使用STM32CubeMX配置 ”中有存放，大家在編寫用戶代碼過程中可以參考該工程的main.c文件。
10.4 STM32CubeMX新建工程使用建議
① 使用CubeMX的環境搭建工程，工程文件夾路徑、文件名不要帶任何中文及中文字符，否則會遇到各種報錯；
② 本書以新建工程-HAL庫版本為基準來展開，不對CubeMX的使用過多講解。使用CubeMX可以幫助我們快速搭建工程，使用戶專注于應用開發，但STM32的開發與硬件密切相關，對STM32開發來說，拋開底層只專注做應用并不實際，畢竟無法使用一套通用設計來滿足不同用戶的需求；
③ 關于新建CubeMX的工程路徑中有中文的情況的解決：
如果我們配置的CubeMX工程路徑里面有中文可能會報以下的錯誤：
圖10.4.1 直接編譯報錯
造成錯誤的原因是CubeMX對中文的支持不友好，且生成的MDK工程默認通過工程中的CMSIS那個綠色的控件選擇啟動文件而不是直接添加啟動文件(startup_xxx.s)到我們的工程中，而有中文路徑時就會找不到，有兩個解決辦法：
1、用CubeMX生成的工程不要放置在包含中文路徑的文件夾下；
2、添加啟動文件到我們的工程中，我們新建一個Application/MDK-ARM分組，把startup_stm32h750xx.s添加到這個分組，如圖10.4.2所示：
圖10.4.2 STM32CubeMX生成的工程目錄結構
④ 關于配置的文件CubeMX工程(.ioc后綴)名字有中文的情況，我們建議重新新建工程或者把生成的工程文件重命名為英文。因為帶中文的CubeMX工程生成的MDK的Output目錄有中文，MDK也會報錯，盡管可以重新設置MDK工程的Output目錄和添加③所描述步驟的啟動文件，使本次編譯通過，但下次重新用CubeMX生成工程時，仍舊需要重復修改配置。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【正点原子STM32连载】第十章 STM32CubeMX简介 摘自【正点原子】MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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