【STM32开发笔记】搭建基于ST官方VSCode扩展的STM32开发环境

码匠许师傅2024-08-25 13:11

搭建基于ST官方VSCode扩展的STM32开发环境

    • 一、安装软件
      • [1.1 安装VSCode](#1.1 安装VSCode)
      • [1.2 安装STM32CubeMX](#1.2 安装STM32CubeMX)
      • [1.3 安装STM32CubeCLT](#1.3 安装STM32CubeCLT)
      • [1.4 安装ST-MCU-FINDER-PC](#1.4 安装ST-MCU-FINDER-PC)
    • 二、安装插件
      • [2.1 安装 STM32 VS Code Extension](#2.1 安装 STM32 VS Code Extension)
    • 三、创建项目
      • [3.1 创建STM32CubeMX项目](#3.1 创建STM32CubeMX项目)
      • [3.2 查阅原理图](#3.2 查阅原理图)
      • [3.3 修改引脚功能](#3.3 修改引脚功能)
      • [3.4 生成CMake项目](#3.4 生成CMake项目)
    • 四、编辑/编译/下载/调试
      • [4.1 导入项目](#4.1 导入项目)
      • [4.2 修改设置](#4.2 修改设置)
      • [4.3 修改代码](#4.3 修改代码)
      • [4.4 编译代码](#4.4 编译代码)
      • [4.5 下载固件](#4.5 下载固件)
      • [4.6 设置调试](#4.6 设置调试)
      • [4.7 断点调试](#4.7 断点调试)
    • 五、参考链接

本文将介绍如何在Windows系统上搭建基于ST官方VSCode扩展的STM32开发环境，相对基于VSCode+PyOCD的开发环境，基于ST官方VSCode扩展的开发环境搭建更容易一些，功能也更强大。本文部分章节以STM32H7S7L8HxH MCU为例，但全文介绍的方法适用于大部分STM32 MCU，对于其他型号的STM32 MCU，仅少量步骤调整即可。

本文将介绍如何在Windows系统上搭建基于VSCode的STM32开发环境，具体包括如下软件：

  • VS Code，用于编辑源代码文件，以及集成其他插件作为集成开发环境（IDE）；
  • STM32CubeMX，用于修改配置，以及生成代码；
  • STM32CubeCLT，STM32Cube命令行工具；
  • ST-MCU-FINDER-PC，ST MCU查找工具；

此前，我也搭建过基于VSCode+PyOCD的开发环境，相比使用ST官方VSCode扩展的方式，需要下载更多软件，搭建过程更复杂。感兴趣的可以去看看，文章链接： 【STM32开发笔记】搭建VSCode+PyOCD的STM32开发环境

相对来说，基于ST官方VSCode扩展的开发环境搭建更容易一些，功能也更强大一些。

本文部分章节以STM32H7S7L8HxH MCU为例，但全文介绍的方法适用于大部分STM32 MCU，对于其他型号的STM32 MCU，仅少量步骤调整即可。

一、安装软件

1.1 安装VSCode

VSCode是一个强大且开放的代码编辑器，支持众多编程语言（C、C++、Java、Python等等），以及各种插件。VSCode的插件生态非常丰富，这也是目前VSCode非常受大家欢迎的一个重要原因。

下载页面： https://code.visualstudio.com/Download

VSCode可以直接下载，不需要注册。安装没啥难度，不再赘述。

1.2 安装STM32CubeMX

STM32CubeMX 实现了图形化方式配置STM32 MCU的引脚功能、时钟速率、中间件等等功能，并且可以一键生成整个项目的代码。STM32CubeMX 的这些功能，极大的提升了开发效率，对于产品项目的原型开发，以及DIY爱好者进行电子制作非常有吸引力。

下载页面： https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubemx.html

ST官网需要注册之后，才能下载。安装没啥难度，不再赘述。

1.3 安装STM32CubeCLT

STM32CubeCLT官方的介绍是：

Toolset for third-party integrated development environment (IDE) providers, allowing the use of STMicroelectronics proprietary tools within their own IDE frameworks.

面向第三方集成开发环境（IDE）提供商的工具集，允许在其自己的IDE框架中使用STMicroelectronics的专有工具。

下载页面： https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubeclt.html

ST官网需要注册之后，才能下载。安装没啥难度，不再赘述。

这里补充说明一下，本人安装之后发现，STM32CubeCLT安装目录内包含了一下软件：

  • CMake，跨平台构建工具，用于支持STM32CubeMX生成CMake项目的编译构建；
  • Ninja，一种轻量级的构建工具，用于支持STM32CubeMX生成CMake项目的编译构建；
  • GNU ARM交叉编译工具链（arm-none-eabi-gcc），用于将C/C++源代码编译为STM32平台的二进制代码；
  • STLink USB驱动，用于支持ST-Link调试器，安装之后系统才可以正常识别ST-Link；
  • STLink-gdb-server，用于支持通过ST-Link调试STM32 MCU；
  • STM32 Programmer CLI，命令行界面的STM32下载工具，用于将固件下载到STM32 MCU的内部flash中；

其中，前三个工具（CMake、Ninja、arm-none-eabi-gcc）用于支持编译，中间两个（STLink USB驱动，STLink-gdb-server）用于支持调试，最后一个（STM32_Programmer_CLI）用于支持下载。

1.4 安装ST-MCU-FINDER-PC

ST-MCU-FINDER-PC是 用于个人电脑的STM32和STM8产品查找工具。

下载页面：https://www.st.com.cn/zh/development-tools/st-mcu-finder-pc.html

ST官网需要注册之后，才能下载。安装没啥难度，不再赘述。

二、安装插件

安装完以上软件后，还需要安装一些VSCode插件，具体有：

  • STM32 VS Code Extension

2.1 安装 STM32 VS Code Extension

VSCode需要安装的插件STM32 VS Code Extension，直接在插件栏搜索即可找到，安装即可。

需要注意的是，这个插件本身依赖另外几个插件，如下图所示：

这几个插件的作用分别为：

  • C/C++ Extension Pack，用于支持C/C++语法高亮、代码提示；
  • Arm Assembly，用于支持ARM汇编的语法高亮、代码提示；
  • LinkerScript，用于支持链接脚本的语法高亮、代码提示；
  • GNU Linker Map files，用于支持生成的.map文件的代码高亮；
  • Hex Editor，用于支持以十六进制显示并编辑二进制文件；
  • Cortex-Debug，用于支持Arm Cortex-M内核MCU的调试；

完成以上软件和插件的安装，基于ST官方VSCode扩展的STM32开发环境已经搭建完成了！

三、创建项目

接下来，我们创建一个简单的点灯程序，验证一下刚刚搭建的开发环境是可以正常使用的。

3.1 创建STM32CubeMX项目

  1. 首先打开STM32CubeMX，通过菜单File→New Project打开新建项目窗口，在弹出的界面中选择"Board Selector"标签页：

    • 在Commercial Part Number栏中输入H7S7，并回车；
    • 在MCUs/MPUs List下方选中Board列有STM32H7S78-DK的一行；
    • 点击右上角Start Project按钮；
    • 弹出MPU设置的话框，选择Yes；

  2. 然后STM32CubeMX进入配置界面，切换到Clock Configuration标签页，将To CPU Clocks修改为600并回车，CubeMX软件将会自动计算其他参数：

  3. 按Ctrol+S保存，选择适当的位置保存ioc文件。

这样CubeMX项目就创建好了。

3.2 查阅原理图

STM32H7S78-DK开发板原理图，下载链接为： st.com.cn/resource/en/schematic_pack/mb1736-h7s7l8-d01-schematic.pdf

打开原理图后，可以在Sheet 15: Peripherals页面找到如下LED部分：

图中，可以看到四个LED的控制引脚分别为：

  • GREEN： PO1
  • ORANGE： PO5
  • RED： PM2
  • BLUE： PM3

另外，查阅用户手册，可以知道这几个LED位于开发板正面的屏幕的左下角：

3.3 修改引脚功能

找到以上LED引脚后，在STM32CubeMX软件的Pinout View中，可以通过搜索框，找到以上几个引脚，并通过下拉菜单将其设置为GPIO_Output功能：

四个LED控制引脚设置完成后，通过左侧的Categories->System Core->GPIO也可以看到：

图中，左侧System Core下方有三列复选框Boot、Application、ExtMemLoader，用于为相应的子项目（Boot、Appli、ExtMemLoader）生成外设初始化代码。

为了后续编写代码时，方便区分哪个Pin控制了哪个LED，可以为以上几个Pin设置User Label（用户标签）。设置User Label后，例如给PO1设置User Label为LD1，生成的代码中将会生成相应的宏定义，编写代码时更方便。

对于以上四个LED控制引脚，需要将Pin Context Assignment修改为Boot，User Label修改为和板子丝印对应的： LD1、LD2、LD3、LD4，如下图：

Pin Context Assignment修改为Boot是因为------为了简单起见，我们暂时只生成一个Boot子项目（虽然bootflash不大，但是点灯的代码也够用了）。

3.4 生成CMake项目

CubeMX中完成引脚功能修改后，切换到Project Manager标签页，Project设置部分，取消Appli Project复选框，Toolchain/IDE选择CMake，如下图：

接着，切换到Code Generator设置，选中Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' per peripheral，如下图：

此时，点击CubeMX界面右上角位置的"GENERATE CODE"，将开始生成代码到项目目录内，并显示进度：

生成完成后，将会弹出对话框提示：

点击Open Folder打开目录，可以看到生成的文件和目录如下图：

到这里，使用CubeMX创建项目完成了。

四、编辑/编译/下载/调试

接下来就要使用VS Code和STM32 VS Code Extension插件，进行开发体验了。通常我们开发过程中，需要不断重复的几个动作是： 编辑代码、编译构建、下载固件、断点调试。

4.1 导入项目

打开VSCode，侧边栏点击STM32 VS Code Extension插件图标，可以看到插件的项目管理（Project Manager）菜单：

选择Import CMake project菜单，在弹出的文件目录浏览对话框中，选择刚刚CubeMX生成的目录，如下图：

此时，点击"选择文件夹"，VSCode中将会弹出确认导入的对话框：

此时，点击Import project，VSCode右下角弹出确认对话框：

选择Open in this window，在当前VS Code窗口中打开项目。

此时，弹出配置预设选择对话框，选择Debug即可：

选择配置预设类型之后，可以看到输出栏有如下输出：

这些输出表示，已经根据CMake文件（CMakeLists.txt）生成了Ninja构建构建规则文件（build.ninja），具体位于build/Debug子目录。

导入完成后，项目目录内会生成.vscode目录，里面会有一些配置文件。

4.2 修改设置

默认情况下，导入的VS Code代码之后，打开C代码会有一些红线：

例如，这里的 "main.h" 显示红线。

这个问题是VS Code的C/C++插件的智能提示（IntelliSense）没有成功找到main.h。

这个问题不只是会显示红线，而且会影响VS Code的代码提示。因此，如果不解决这个问题，使用VS Code编写代码的效率会大打折扣！

打开 c_cpp_properties.json （或者图形化修改C/C++配置），将其内容修改为：

json 复制代码 
{
    "version": 4,
    "configurations": [
        {
            "name": "STM32",
            "configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools",
            "intelliSenseMode": "windows-gcc-arm",
            "compilerPath": "D:/ST/STM32CubeCLT_1.16.0/GNU-tools-for-STM32/bin/arm-none-eabi-gcc.exe",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/Boot/Core/Inc",
                "${workspaceFolder}/Drivers/STM32H7RSxx_HAL_Driver/Inc",
                "${workspaceFolder}/Drivers/STM32H7RSxx_HAL_Driver/Inc/Legacy",
                "${workspaceFolder}/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32H7RSxx/Include",
                "${workspaceFolder}/Drivers/CMSIS/Include"
            ]
        }
    ]
}

其中，compilerPath 使用STM32CubeCLT安装目录下的arm-none-eabi-gcc，includePath 列表内容需要 参考 Boot\mx-generated.cmake 文件中的 target_include_directories 的内容。

4.3 修改代码

打开Boot\Core\Src\main.c文件，文件开头Private includes下方修改为：

找到其中的main函数中的while循环，将其修改为：

以上两处代码修改，实现了控制四个LED的闪烁。

4.4 编译代码

完成以上代码修改后，点击VS Code的CMake Tools插件图标，在项目大纲中点击"生成"按钮，将会开始编译构建：

生成完成后，可以在输出视图看到生成了elf文件，以及RAM和Flash占用情况：

4.5 下载固件

编译完成后，就可以准备下载固件了。

还是在VS Code的CMake Tools插件菜单，找到 固定的命令-> 运行任务 右侧的运行命令图标，点击该图标：

将会弹出"选择要运行的任务"对话框，选择CubeProg: Flash Boot即可开始下载固件：

下载完成，可以在输出区域看到下载过程耗时：

4.6 设置调试

默认导入的项目已经创建了调试配置文件，位于.vscode/launch.json，但生成的是外置存储启动的调试设置，不适用于我们现在的Boot项目。

因此需要手动添加一个调试设置，接下来描述如何添加调试设置。

首先在VSCode中打开 .vscode/launch.json 文件，点击右下角的"添加配置"按钮，将会生成配置选择列表：

选择Cortex Debug: ST-LINK，将会生成新的配置代码段：

接着，将这个配置代码段修改为：

json 复制代码 
        {
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "executable": "${command:STM32VSCodeExtension.bootFlashBootTarget}",
            "name": "Debug Boot Project with ST-Link",
            "device": "STM32H7S7L8HxH", //MCU used
            "svdFile": "${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/STMicroelectronics_CMSIS_SVD/STM32H7S.svd",
            "serverpath": "${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/STLink-gdb-server/bin/ST-LINK_gdbserver",
            "stm32cubeprogrammer":"${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/STM32CubeProgrammer/bin",
            "stlinkPath": "${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/STLink-gdb-server/bin/ST-LINK_gdbserver",   
            "armToolchainPath": "${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/GNU-tools-for-STM32/bin",
            "gdbPath":"${config:STM32VSCodeExtension.cubeCLT.path}/GNU-tools-for-STM32/bin/arm-none-eabi-gdb",
            "v1": false,               //Change it depending on ST Link version
            "serverArgs": [
                "-m","1",
            ],
            "request": "launch",
            "type": "cortex-debug",
            "runToEntryPoint": "main",
            "showDevDebugOutput": "none",
            "servertype": "stlink"
        },

4.7 断点调试

打开main.c文件， 在循环内添加断点：

切换到VS Code的调试标签，确认调试配置是刚刚添加的，如果不是可以通过下拉菜单选择；然后点击"开始调试"即可启动调试：

稍等片刻，可以看到已经成功启动调试了：

按下F5，可以跳转到刚刚打下的断点处：

通过顶部的几个悬浮按钮，就可以进行断点调试的常用操作了。

五、参考链接

  1. STM32 公众号推文《全新STM32 VS Code扩展V2.1.0发布》： https://mp.weixin.qq.com/s/rP4aHoTdbVL5ZaArqYosdA
  2. ST官网文章《使用面向VS Code的STM32扩展简化您的开发过程》： https://www.st.com.cn/content/st_com/zh/campaigns/stm32-vs-code-extension-z11.html
  3. STM32CubeMX下载页面： https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubemx.html
  4. STM32CubeCLT下载页面： https://www.st.com.cn/zh/development-tools/stm32cubeclt.html
  5. ST-MCU-FINDER-PC下载页面：https://www.st.com.cn/zh/development-tools/st-mcu-finder-pc.html
  6. VSCode下载页面： https://code.visualstudio.com/Download
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