代码收藏家技术教程 2025-05-15

STM32工程模板详解

STM32工程模板

一，时钟配置

1.什么是时钟？

2.时钟的作用

3.配置步骤

二，SYS配置

三，工程配置

1.项目设置（Project)

2.代码生成器（Code Generator)

3.高级设置

四，NVIC配置

五，Keil配置

1.五个文件的含义

2.配置Keil

3.修改移植错误

4.头文件保护机制

一，时钟配置

1.什么是时钟？

在电子学和微控制器领域，时钟信号是一种周期性变化的电子信号，用于同步系统中的操作和数据传输。时钟信号通常是方波，并具有特定的频率，频率决定了系统的运行速度。

2.时钟的作用

控制CPU执行指令
CPU 执行指令是按照一定的步骤进行的，每个指令都有一个指令周期。时钟信号将这个周期划分为若干个时钟周期（也称为 T 周期），一个简单的指令可能需要几个时钟周期来完成，包括取指令、指令译码、执行指令等阶段。在每个时钟周期的上升沿或下降沿，CPU 会根据时钟信号的节奏，按照预定的逻辑顺序依次完成这些阶段的操作（现代微控制器（如STM32的内核）通常采用流水线技术来提高指令执行效率。在流水线中，不同的指令在不同的阶段同时进行处理。例如，当一条指令在执行阶段时，下一条指令可能正在取指令阶段，时钟信号保证了它们各自按照自己的节奏进行，不会相互干扰。）
内存访问
在读取数据时，CPU 会在时钟信号的特定时刻向内存发送地址信号，然后在经过一定的延迟后，在另一个时钟信号的上升沿或下降沿读取内存输出的数据。写入数据时也是类似的过程，CPU 在时钟信号的控制下将数据和地址信号发送到内存，内存则在合适的时钟时刻将数据写入指定的地址。
确定运行速度
时钟频率直接影响系统的运行速度。较高的时钟频率意味着更快的处理速度，但也意味着更高的功耗。
驱动外设
许多外设（如定时器、USART、SPI等）需要时钟信号来工作。例如，串口在发送数据时，微控制器按照时钟信号的节奏将数据位一位一位地发送出去；在接收数据时，也根据时钟信号来采样接收线上的数据，以正确地解析出接收到的数据。对于其他外设，如 SPI、I2C 等接口设备，时钟信号也是保证数据同步传输的关键因素。

3.配置步骤

配置时钟的主要步骤

选择时钟源
双击下图access ro mcu selector (进入mcu选择器）

在下图左上角commercial part number搜索芯片型号，我选的是STM32F429VGT6

按照下图选择外部时钟（HSE/LSE），并选择为Crystal/Ceramic Resonator（晶体 / 陶瓷谐振器）

为什么这样选？下节讲

配置PLL
按照下图：选择Clock Configuration(时钟配置）–选择外部时钟HSE–选择PLL–将频率改为180–按下回车键（一定要按）

为什么要配置PLL？PLL即相位锁定环，可以调整时钟频率，生成所需的系统时钟。PLL能够倍频或分频输入时钟，产生更高或更低的频率。
设置时钟树
配置系统时钟、AHB时钟、APB1时钟和APB2时钟，确保各外设时钟频率正确。这是分配时钟资源的关键步骤。
使能外设时钟
为需要使用的外设使能时钟信号。只有使能了相应的时钟，外设才能正常工作。
对于4，5步骤如果用到需要时钟的外设就要进行配置，这里只是搭建模板，不用配置

二，SYS配置

SYS配置主要涉及调试接口的选择和设置
调试接口是什么？在ARM 微控制器中，两种常见的调试端口：

Serial Wire Debug Port（SW – DP）：串行线（Serial Wire）调试（Debug）接口（Port)
JTAG Debug Port（JTAG – DP）：JTAG调试接口

两种接口区别如下

项目	SW-DP	JTAG-DP
引脚需求	仅需2个引脚 (SWCLK, SWDIO)，SWCLK：主机到从机的时钟信号，SWDIO：双向数据信号	4个引脚（4pin）或5个引脚（5pin，含复位）TCK：测试时钟,TMS：测试模式选择,TDI：测试数据输入,TDO：测试数据输出,TRST：测试复位（可选，5pin模式才有）
适用于	ST-Link调试器	J-Link等高级调试器
优势	引脚占用少，速度快	功能更完整，支持高级调试

上面提到了调试器，什么是调试器？调试器可以帮助开发人员查找和解决程序中的错误、分析程序的运行行为以及优化系统性能，ST-Link调试器支持SW接口，J-Link等高级调试器支持JATG接口

使用建议
使用ST-Link时：选择Serial Wire
使用J-Link时：可选JTAG或Trace Asynchronous
注意：在CubeMX中选择的调试协议必须与MDK中选择的协议一致（下文讲）
调试问题：如果遇到烧录和调试失败，尝试切换协议

按照下图进行配置，我用的是CMSIS-DAP调试器，支持SW和JTAG两种接口，但我选Serial Wire（线少），注意配置完成后芯片右上角的两个引脚变成绿色

三，工程配置

1.项目设置（Project)

按照下图设置
Project Name：设置项目的名称，将用于生成的文件和文件夹。名称应避免使用特殊字符（中文也是特殊字符）和空格。
Project Location：设置项目的存储位置。路径应避免使用特殊字符和空格，以确保兼容性。
Toolchain/IDE：选择用于开发项目的集成开发环境或工具链。这将决定生成的项目文件格式。
Min Version：V5.32
后面的堆和栈无需配置，挂个梯子可以自动配置

2.代码生成器（Code Generator)

STM32Cube MCU Software Package and Embedded Software Package(STM32Cube MCU 软件包和嵌入式软件包)
将所有使用的库复制到项目文件夹
仅复制必要的库文件
在工具链项目配置文件中添加必要的库文件作为引用
勾第二个
生成文件（Generated Files）
为每个外设生成一对 “.c/.h” 文件用于外设初始化
重新生成时备份先前生成的文件
重新生成时保留用户代码
不重新生成时删除先前生成的文件
勾1，3，4
尤其是3，后面讲

3.高级设置

暂时不用配置

四，NVIC配置

本节只是讲模板，用不到中断，不配置

五，Keil配置

CobeMX配置完成后，按下图点击GENERATE CODE生成代码

出现下图，说明生成成功，点击Open Folder可以跳转的工程所在文件夹
加粗样式
可以看见生成了5个文件

如果你点击GENERATE CODE生成代码后出现了以下提示，说明没有生成MDK-ARM文件，可能是Java环境没有安装好，因为CobeMX是运行在Java之上的，下节再教

下面我将解释一下这五个文件，并配置Keil

1.五个文件的含义

.mxproject
包含项目的元数据和配置。它通常是由STM32CubeMX等工具生成的，用于描述工程的整体设置和生成代码的选项。
Core
包含核心代码，如主程序、系统初始化和中断服务例程等。包括主程序入口、系统初始化和中断处理代码。
Drivers
包含设备驱动程序，通常包括外设的初始化和控制代码，以及HAL/LL库的硬件抽象层。
MDK-ARM
用于存放ARM MDK (Keil) 集成开发环境相关的文件，包含工程文件如.uvprojx和.uvoptx，以及编译设置。
STM32_DEMO_01.ioc
I/O配置文件，用于描述微控制器的引脚和外设配置，定义外设的初始化参数和工作模式。

2.配置Keil

首先在工程文件下新建APP文件：用户自定义的应用程序代码目录，用于存放用户编写的应用逻辑代码和功能模块实现。
将APP添加到Keil中
将APP中的头文件（.h文件）的路径添加的Keil

将APP文件添加到工程中，添加完成时，工程左边出现了APP

在APP中添加mydefine.h

在桌面上复制调度器的.c.h文件到APP中，再在Keil中将调度器.c文件添加到APP中
下图在桌面上加入调度器文件(调度器的.c.h文件是固定的，在裸机调度器有教，会移植即可，具体代码放文章末）

下图在Keil中选取调度器.c文件到Keil中，mydefine.h文件也添加进APP

3.修改移植错误

刚才将调度器的.c.h 文件移植到了APP中，点击编译后会报很多错误，这是学会移植的关键，如何解决？

前面4行依次是：

开始编译项目STM_DEMO_01
使用V5.06 update 7(build 960)编译器，编译结果所在文件夹是C:\Keil_v5|ARM\ARMCC\Bin（这个编译器是需要设置的，文件夹是搭建环境时设置的）
编译目标是STM32_DEMO_01
正在编译scheduler.c文件

接下来看一下序号1的错误：…\APP\scheduler.c(5): error: #20: identifier “uint8_t” is undefined
uint8_t task_num;即task_num的类型uint8_t没有定义，双击跳转错误所在位置
发现错误在scheduler.c文件中，scheduler.c的开头只引用了scheduler.h头文件，我的思路是跳转到scheduler.h文件中，看看它里面有没有uint8_t的定义，在.c文件中右键
这里Insert’#include file’是导入头文件，Toggle Header/Code File意思是切换头文件（.h)/代码文件(.c)，单击此键，可以切换到.c对应的.h文件，我们单击它

发现scheduler.h中没有uint8_t的定义，但它又引用了mydefine.h头文件，我们可以跳转的mydefine.h中看看有没有uint8_t的定义：将鼠标放到mydefine.h-右键

这里open document ‘mydefine.h’意思是打开文档‘mydefine.h’，Toggle Header/Code File意思是切换头文件（.h)/代码文件(.c)，单击此键，可以切换到.h对应的.c文件，我们单击open document ‘mydefine.h’打开mydefine.h，
发现原因：追溯头文件路径到mydefine.h，这里没有uint8_t的定义，如何解决呢？加入#include "main.h"头文件（自己按上文的方法追溯，可以找到uint.h的定义），编译一下，又报了两个错误

第一个错误是…\APP\mydefine.h(1): warning: #1-D: last line of file ends without a newline
#include “main.h”，即在main.h之后缺少线，我们在main.h后面点击一下回车，再编译一下即可

此时还剩下一个错误：…\APP\scheduler.c(16): error: #20: identifier “led_task” is undefined
{led_task, 1, 0}, 双击跳转到错误所在位置，

即调度器中的任务函数led_task没有定义，我们直接在调度器任务数组前面（为什么放前面不放后面？C语言基础）定义一个空led任务函数即可（这里只是教一下模板），编译发现无错误无警告

解决完报错后，我们再在mydefine.h中引用scheduler.h调度器文件，这样以后写底层只需引用mydefine.h即可

4.头文件保护机制

这时你可能会发现：mydefine.h引用了scheduler.h，而同时scheduler.h也引用了mydefine.h文件，如果我将一下代码注释掉再编译：
此报错…\APP\mydefine.h(2): error: #3: #include file “…\APP\scheduler.h” includes itself
#include "scheduler.h"意思是：mydefine.h引用了scheduler.h 文件，而scheduler.h 头文件中又包含了自身，这会造成无限递归包含，最终引发编译错误。
如何解决这种头文件重复包含的情况呢？头文件保护机制。
头文件保护机制是一种用于防止头文件被重复包含的技术，在 C 和 C++ 编程中广泛使用。它主要借助预处理指令（如#ifndef、#define和#endif ），再在指令后面加入自定义的宏名即可，（就是我注释掉的部分，宏名可以随意，但一般遵循以下惯例）

字母大写：将头文件名（如 stm32f4xx_hal.h ）全部转换为大写字母。
符号替换：用下划线（_）替换文件名中的点号（. ）。例如 stm32f4xx_hal.h 经转换为宏名时，点号要变为下划线。

本节结束
附录
scheduler.c

#include "scheduler.h"


// 全局变量，用于存储任务数量
uint8_t task_num;

typedef struct {
    void (*task_func)(void);
    uint32_t rate_ms;
    uint32_t last_run;
} task_t;

void led_task()
{
	
}

// 静态任务数组，每个任务包含任务函数、执行周期（毫秒）和上次运行时间（毫秒）
static task_t scheduler_task[] =
{
    {led_task, 1, 0},  // 定义一个任务，任务函数为 Led_Proc，执行周期为 10 毫秒，初始上次运行时间为 0
};

/**
 * @brief 调度器初始化函数
 * 计算任务数组的元素个数，并将结果存储在 task_num 中
 */
void scheduler_init(void)
{
    // 计算任务数组的元素个数，并将结果存储在 task_num 中
    task_num = sizeof(scheduler_task) / sizeof(task_t);
}

/**
 * @brief 调度器运行函数
 * 遍历任务数组，检查是否有任务需要执行。如果当前时间已经超过任务的执行周期，则执行该任务并更新上次运行时间
 */
void scheduler_run(void)
{
    // 遍历任务数组中的所有任务
    for (uint8_t i = 0; i < task_num; i++)
    {
        // 获取当前的系统时间（毫秒）
        uint32_t now_time = HAL_GetTick();

        // 检查当前时间是否达到任务的执行时间
        if (now_time >= scheduler_task[i].rate_ms + scheduler_task[i].last_run)
        {
            // 更新任务的上次运行时间为当前时间
            scheduler_task[i].last_run = now_time;

            // 执行任务函数
            scheduler_task[i].task_func();
        }
    }
}

scheduler.h

#ifndef SCHEDULER_H
#define SCHEDULER_H

#include "mydefine.h"

void scheduler_init(void);
void scheduler_run(void);

#endif

作者：百里东风

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1.什么是时钟？

2.时钟的作用

3.配置步骤

二，SYS配置

三，工程配置

1.项目设置（Project)

2.代码生成器（Code Generator)

3.高级设置

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1.五个文件的含义

2.配置Keil

3.修改移植错误

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