稚暉君：配置CLion用于STM32開發(fā)

0.前言

最近在做一個開源個人項目有用到STM32這款MCU，好久沒用Keil感覺各種不適應(yīng)，遂嘗試能不能把STM32的開發(fā)環(huán)境部署到其他更強大的IDE，結(jié)果很圓滿，以下是配置Clion用于STM32開發(fā)的過程記錄，供大家參考~

做嵌入式開發(fā)的人對STM32這個平臺應(yīng)該都是非常熟悉的，在國內(nèi)尤其流行，很多產(chǎn)品里面都是基于這個平臺做的方案。多數(shù)人在開發(fā)STM32的時候用的都是Keil這個老牌IDE，很大一部分原因是因為大多數(shù)人最初是從51單片機學(xué)習(xí)過來的，51就是基于Keil去開發(fā)的，然后遷移到STM32的時候也就沿用下來了。

Keil開發(fā)環(huán)境界面

Keil操作簡單，容易上手，而且可以很方便地進(jìn)行調(diào)試。但是對于以前不是做嵌入式開發(fā)的軟件開發(fā)人員來說，面對Keil這種上世紀(jì)風(fēng)格的IDE（不只是UI）肯定是不太有好感的。在嘗試過STM32CubeIDE和TrueStudio等用Eclipse修改的IDE之后，總是覺得還是沒內(nèi)味兒。

我平時工作中最常用的是Pycharm和Android Studio，都是Jetbrains系的IDE。用過Jetbrains系IDE的朋友肯定會被它強大的代碼補全、界面風(fēng)格、各種插件、流暢性等眾多優(yōu)點所吸引，毫無疑問這些是能夠極大提高開發(fā)效率的。而其中有一款CLion IDE就是專門面向C/C++開發(fā)的，所以本篇文章會介紹如何把STM32的編譯調(diào)試環(huán)境部署到CLion中，過程還是有很多坑值得注意的。

代碼的話大家以前用的基本上都是ST的標(biāo)準(zhǔn)庫，然后自己開發(fā)邏輯部分，或者在一些方便的地方直接操作寄存器。直接操作寄存器能提高代碼的執(zhí)行效率，但是很難移植，后來ST開發(fā)了一款可以快速demo的平臺Cube MX，通過這個軟件配合ST的HAL庫，可以快速的搭建工程，并能生成跨芯片平臺的工程。HAL庫更容易進(jìn)行移植，而且應(yīng)用起來也更加方便，ST也正在加大對HAL庫的支持，并漸漸放棄標(biāo)準(zhǔn)庫。

本篇介紹的內(nèi)容也是以基于HAL庫開發(fā)為準(zhǔn)的。

1.環(huán)境及所需工具

軟件環(huán)境：

Windows 10

STM32CubeMX

Clion-2019

MinGW

OpenOCD

arm-none-eabi-gcc

硬件環(huán)境：

STM32F103VET6

自制的DapLink下載器（ST-Link/J-Link也是可以的）

工具安裝

STM32CubeMX

這個正常去官網(wǎng)下載最新版的安裝就行了：https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html

OpenOCD

OpenOCD是用于對STM32進(jìn)行下載仿真的工具，是一個開源軟件包，Windows版本下從這里下載，下載好解壓到一個目錄就行，后面會在Clion中鏈接這個目錄：

MinGW

Clion需要使用MinGW環(huán)境來配置工具鏈，安裝方法如下：

首先去MinGW主頁下載最新版本的MinGW： Minimalist GNU for Windows，這是MinGW的安裝器：

打開exe進(jìn)行安裝，修改安裝目錄（最好不能有空格），安裝完成后進(jìn)行組件下載：

如上圖中所示，把Basic Setup里面的組件全部勾選（也可也去掉不需要的語言編譯器比如Objective-C）。

配置系統(tǒng)的環(huán)境變量，在Path環(huán)境變量里面添加一條，指向MinGW的bin文件夾：

重啟電腦，然后在命令窗口中輸入下面的命令驗證安裝是否成功：

gcc -v

arm-none-eabi-gcc

Windows到這里下載：https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads ，選擇ZIP壓縮包形式的：

解壓到一個文件夾，并把安裝目錄下的bin文件夾添加到環(huán)境變量：

然后重啟使得環(huán)境變量生效之后可以在命令行里用以下語句測試：

arm-none-eabi-gcc -v

如果有信息輸出，那就是裝好了。

Clion配置

Clion是基于CMake來管理項目的，所以首選我們需要配置好預(yù)設(shè)的MinGW和CMake環(huán)境。

打開File-Settings-Build，Execution，Deployment選項卡，在Toolchains下面添加一個MinGW環(huán)境：

注意Debugger不要改，否則斷點調(diào)試的時候無法連接。

然后再CMake欄下確認(rèn)一下工具鏈?zhǔn)欠裾_：

至此Clion環(huán)境配置完成，可以創(chuàng)建STM32項目了。

2.在Clion中創(chuàng)建STM32工程

創(chuàng)建CubeMX工程

在Clion中選擇File-New Project可以創(chuàng)建STM32CubeMX的項目：

點擊create后會生成一個.ioc文件，這個文件跟使用STM32CubeMX直接創(chuàng)建的是一樣的，點擊圖中的鏈接可以跳轉(zhuǎn)到STM32CubeMX中打開這個ioc文件：

默認(rèn)選中的芯片型號是STM32F030F4Px，我們可以在CubeMX中重新選擇自己需要的芯片，一切操作都和使用Keil開發(fā)沒有區(qū)別。

只有一個地方需要注意一下，就是在下面的設(shè)置中項目名稱一定要和在Clion中建立的一致，這樣生成的工程文件才會覆蓋Clion中的文件，否則會另外生成一個文件夾，Clion就無法讀取了。

另外生成的IDE類型選擇是SW4STM32。

每次修改完點Generate之后，彈窗直接點Close，Clion里面會自動更新文件。

第一次設(shè)置完回到Clion會彈出一個板卡選擇窗口：

這些配置文件是跟OpenOCD下載程序有關(guān)的，里面的板子很可能是沒有我們自己要用的型號的，后面會介紹怎么自己建立這個配置文件，這里先點取消。

編譯工程

在IDE底欄的CMake選項卡中如果沒有提示錯誤，說明工程配置就沒問題了。

點擊這個按鈕可以更新CMake工程：

頂欄的這三個圖標(biāo)分別是編譯、下載、調(diào)試：

點擊編譯，可以看到編譯輸出：

可以看到成功生成了用于燒寫的.bin和.hex文件。

燒錄程序 & 在線調(diào)試

在Keil里面我們燒錄程序的時候要指定使用的下載器（J-Link、ST-Link、CMSIS-DAP等），Clion燒錄程序之前通用需要進(jìn)行一些設(shè)置。

點擊編譯按鈕旁邊的配置欄下拉，選Edit Configurations，打開配置窗口：

可以看到?jīng)]有設(shè)置板子的config文件所以出現(xiàn)警告錯誤，這個配置文件就是前面說的需要自己生成的文件。

我們在工程根目錄下新建一個文件夾config，在里面新建一個配置文件daplink.cfg（因為我這里使用的是自制DapLink作為仿真器），文件的內(nèi)容如下：

# choose st-link/j-link/dap-link etc.

adapter driver cmsis-dap

transport select swd

# 0x10000 = 64K Flash Size

set FLASH_SIZE 0x20000

source ［find target/stm32f1x.cfg］

# download speed = 10MHz

adapter speed 10000

前兩行設(shè)置了仿真器的類型和接口，下面幾行指定了Flash大小、芯片類型、下載速度等。

如果對自己的芯片不知道怎么設(shè)置，可以參考OpenOCD自帶的一系列配置文件，路徑在OpenOCD安裝目錄的share\openocd\scripts下：

只需要關(guān)注這幾個目錄：

board：板卡配置，各種官方板卡

interface：仿真器類型配置，比如ST-Link、CMSIS-DAP等都在里面

target：芯片類型配置，STM32F1xx、STM32L0XX等等都在里面

設(shè)置好配置文件之后，就可以點擊下載或者調(diào)試按鈕進(jìn)行下載和在線調(diào)試了。

在配置文件中不要加reset_config srst_only這一句，會導(dǎo)致下載失敗，這一句是指示系統(tǒng)重啟的，刪除不影響下載。

CLion里面是支持全功能的單步斷點調(diào)試的，也能在代碼里直接觀察變量的值，非常舒服~

強大的代碼補全功能

單步調(diào)試和變量觀察功能

3.其他問題

編譯錯誤問題

如果移動了工程文件夾的話，最好打開.ioc文件重新Generate一下再編譯，可以解決很多錯誤。

printf重定向問題

在Keil里面為了使用printf函數(shù)我們需要重定向fputc函數(shù)：

int fputc （int ch， FILE *f）

{

（void）HAL_UART_Transmit（&huart1， （uint8_t *）&ch， 1， 1000）;

return ch;

}

其中的FILE定義在stdio.h頭文件中，所以需要在項目中包含這個頭文件，但是經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，Keil里面包含的是MDK\ARM\ARMCC\include這個目錄下的stdio.h，而在Clion中是不會鏈接到這個文件的。因此如果在Clion中也按之前的方法進(jìn)行重定向，會發(fā)現(xiàn)printf沒有任何輸出。

在Clion中鏈接的是GNU-Tools-ARM-Embedded\arm-none-eabi\include里面的stdio.h，如果仍然想使用printf函數(shù)功能，則需要進(jìn)行如下操作：

新建一個retarget.h文件內(nèi)容如下：

#ifndef _RETARGET_H__

#define _RETARGET_H__

#include “stm32f1xx_hal.h”

#include

#include

void RetargetInit（UART_HandleTypeDef *huart）;

int _isatty（int fd）;

int _write（int fd， char *ptr， int len）;

int _close（int fd）;

int _lseek（int fd， int ptr， int dir）;

int _read（int fd， char *ptr， int len）;

int _fstat（int fd， struct stat *st）;

#endif //#ifndef _RETARGET_H__

再新建一個retarget.c文件內(nèi)容如下：

#include 《_ansi.h》

#include 《_syslist.h》

#include

#include

#include

#include

#include

#if ！defined（OS_USE_SEMIHOSTING）

#define STDIN_FILENO 0

#define STDOUT_FILENO 1

#define STDERR_FILENO 2

UART_HandleTypeDef *gHuart;

void RetargetInit（UART_HandleTypeDef *huart）

{

gHuart = huart;

/* Disable I/O buffering for STDOUT stream， so that

* chars are sent out as soon as they are printed. */

setvbuf（stdout， NULL， _IONBF， 0）;

}

int _isatty（int fd）

{

if （fd 》= STDIN_FILENO && fd 《= STDERR_FILENO）

return 1;

errno = EBADF;

return 0;

}

int _write（int fd， char *ptr， int len）

{

HAL_StatusTypeDef hstatus;

if （fd == STDOUT_FILENO || fd == STDERR_FILENO）

{

hstatus = HAL_UART_Transmit（gHuart， （uint8_t *） ptr， len， HAL_MAX_DELAY）;

if （hstatus == HAL_OK）

return len;

else

return EIO;

}

errno = EBADF;

return -1;

}

int _close（int fd）

{

if （fd 》= STDIN_FILENO && fd 《= STDERR_FILENO）

return 0;

errno = EBADF;

return -1;

}

int _lseek（int fd， int ptr， int dir）

{

（void） fd;

（void） ptr;

（void） dir;

errno = EBADF;

return -1;

}

int _read（int fd， char *ptr， int len）

{

HAL_StatusTypeDef hstatus;

if （fd == STDIN_FILENO）

{

hstatus = HAL_UART_Receive（gHuart， （uint8_t *） ptr， 1， HAL_MAX_DELAY）;

if （hstatus == HAL_OK）

return 1;

else

return EIO;

}

errno = EBADF;

return -1;

}

int _fstat（int fd， struct stat *st）

{

if （fd 》= STDIN_FILENO && fd 《= STDERR_FILENO）

{

st-》st_mode = S_IFCHR;

return 0;

}

errno = EBADF;

return 0;

}

#endif //#if ！defined（OS_USE_SEMIHOSTING）

添加這兩個文件到工程，更新CMake，編譯之后會發(fā)現(xiàn)，有幾個系統(tǒng)函數(shù)重復(fù)定義了，被重復(fù)定義的函數(shù)位于Src目錄的syscalls.c文件中，我們把里面重復(fù)的幾個函數(shù)刪掉即可。

在main函數(shù)的初始化代碼中添加對頭文件的引用并注冊重定向的串口號：

#include “retarget.h”

RetargetInit（&huart1）;

然后就可以愉快地使用printf和scanf啦：

char buf［100］;

printf（“\r\nYour name： ”）;

scanf（“%s”， buf）;

printf（“\r\nHello， %s！\r\n”， buf）;