开发环境搭建：告别Keil，用CLion+STM32CubeMX打造智能嵌入式IDE

LCG米2026-01-28 16:05

文章目录

    • 摘要
    • [1. 环境搭建概述](#1. 环境搭建概述)
      • [1.1 为什么选择CLion+STM32CubeMX](#1.1 为什么选择CLion+STM32CubeMX)
      • [1.2 准备工作与工具下载](#1.2 准备工作与工具下载)
    • [2. 开发环境配置](#2. 开发环境配置)
      • [2.1 STM32CubeMX安装与配置](#2.1 STM32CubeMX安装与配置)
        • [2.1.1 STM32CubeMX安装步骤](#2.1.1 STM32CubeMX安装步骤)
        • [2.1.2 HAL库安装与管理](#2.1.2 HAL库安装与管理)
      • [2.2 CLion安装与插件配置](#2.2 CLion安装与插件配置)
        • [2.2.1 CLion核心插件安装](#2.2.1 CLion核心插件安装)
        • [2.2.2 嵌入式工具链配置](#2.2.2 嵌入式工具链配置)
      • [2.3 OpenOCD与ARM-GCC工具链](#2.3 OpenOCD与ARM-GCC工具链)
        • [2.3.1 OpenOCD安装与配置](#2.3.1 OpenOCD安装与配置)
        • [2.3.2 ARM-GCC编译工具链配置](#2.3.2 ARM-GCC编译工具链配置)
    • [3. 项目创建与配置](#3. 项目创建与配置)
      • [3.1 STM32CubeMX项目生成](#3.1 STM32CubeMX项目生成)
        • [3.1.1 芯片选择与时钟配置](#3.1.1 芯片选择与时钟配置)
        • [3.1.2 外设配置与代码生成](#3.1.2 外设配置与代码生成)
      • [3.2 CLion项目导入与配置](#3.2 CLion项目导入与配置)
        • [3.2.1 CMakeLists.txt配置解析](#3.2.1 CMakeLists.txt配置解析)
        • [3.2.2 调试配置与烧录设置](#3.2.2 调试配置与烧录设置)
    • [4. 实战案例：LED闪烁程序](#4. 实战案例：LED闪烁程序)
      • [4.1 硬件连接与原理图](#4.1 硬件连接与原理图)
      • [4.2 代码实现与解析](#4.2 代码实现与解析)
      • [4.3 编译调试与烧录](#4.3 编译调试与烧录)
    • [5. 高级功能与技巧](#5. 高级功能与技巧)
      • [5.1 实时调试与变量监控](#5.1 实时调试与变量监控)
      • [5.2 性能分析与优化](#5.2 性能分析与优化)
      • [5.3 常见问题解决方案](#5.3 常见问题解决方案)
    • [6. 成果展示与技术图谱](#6. 成果展示与技术图谱)

摘要

本教程详细讲解如何使用CLion和STM32CubeMX搭建智能嵌入式开发环境，取代传统的Keil MDK，实现更高效的STM32开发，包含环境配置、工具链集成、调试技巧和实战项目演示。

1. 环境搭建概述

1.1 为什么选择CLion+STM32CubeMX

传统Keil MDK虽然稳定，但存在界面老旧、代码提示弱、跨平台差等问题。CLion提供智能代码补全、重构功能，结合STM32CubeMX的图形化配置，大幅提升开发效率。

1.2 准备工作与工具下载

所需工具清单：

  • STM32CubeMX (≥6.5.0)
  • CLion (≥2022.3)
  • OpenOCD (≥0.11.0)
  • ARM-GCC工具链 (gcc-arm-none-eabi-≥10.3.1)
  • ST-Link驱动

环境准备
安装Java运行时
安装STM32CubeMX
安装CLion
配置环境变量
下载HAL库
安装Embedded插件
验证安装

2. 开发环境配置

2.1 STM32CubeMX安装与配置

2.1.1 STM32CubeMX安装步骤
  1. 访问ST官网下载STM32CubeMX
  2. 安装Java运行时环境（必需）
  3. 按照向导完成安装
2.1.2 HAL库安装与管理

在STM32CubeMX中进入"Help" → "Manage embedded software packages"安装最新HAL库

2.2 CLion安装与插件配置

2.2.1 CLion核心插件安装

必备插件：

  • Embedded Tools（官方嵌入式开发插件）
  • Cortex-Debug（调试支持）
  • STM32CubeMX（项目集成）

安装方法：File → Settings → Plugins → Marketplace搜索安装

2.2.2 嵌入式工具链配置

配置路径：File → Settings → Build, Execution, Deployment → Embedded
工具链配置
设置ARM-GCC路径
配置OpenOCD路径
指定STM32CubeMX位置
验证工具链

2.3 OpenOCD与ARM-GCC工具链

2.3.1 OpenOCD安装与配置

推荐使用Zadig工具配置USB驱动：

  1. 下载OpenOCD Windows版本
  2. 使用Zadig将ST-Link驱动替换为WinUSB
  3. 验证连接：openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg
2.3.2 ARM-GCC编译工具链配置

下载arm-none-eabi-gcc工具链，并添加到系统PATH环境变量

环境验证脚本 check_env.bat：

batch 复制代码 
@echo off
echo Checking Embedded Toolchain...
where arm-none-eabi-gcc
where openocd
where stm32cubemx
pause

3. 项目创建与配置

3.1 STM32CubeMX项目生成

3.1.1 芯片选择与时钟配置

以STM32F103C8T6为例：

  1. 选择Access to MCU Selector
  2. 搜索并选择STM32F103C8
  3. 配置系统时钟为72MHz
3.1.2 外设配置与代码生成

配置GPIO、USART等外设，关键设置：

  • SYS: Debug → Serial Wire
  • GPIO: PC13 → GPIO_Output
  • 代码生成选项：生成Makefile项目

3.2 CLion项目导入与配置

3.2.1 CMakeLists.txt配置解析

创建自定义CMakeLists.txt文件：

CMakeLists.txt:

cmake 复制代码 
cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
project(STM32F103_Project C CXX ASM)

# 设置交叉编译工具链
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)

# 工具链路径
set(TOOLCHAIN_PATH "C:/Program Files (x86)/GNU Arm Embedded Toolchain/10.3-2021.10")
set(CMAKE_C_COMPILER "${TOOLCHAIN_PATH}/bin/arm-none-eabi-gcc.exe")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "${TOOLCHAIN_PATH}/bin/arm-none-eabi-g++.exe")
set(CMAKE_ASM_COMPILER "${TOOLCHAIN_PATH}/bin/arm-none-eabi-gcc.exe")

# 编译选项
add_compile_options(
    -mcpu=cortex-m3
    -mthumb
    -specs=nano.specs
    -specs=nosys.specs
    -Wall
    -fdata-sections
    -ffunction-sections
)

# 链接选项
add_link_options(
    -T${CMAKE_SOURCE_DIR}/STM32F103C8Tx_FLASH.ld
    -mcpu=cortex-m3
    -mthumb
    -specs=nano.specs
    -specs=nosys.specs
    -Wl,--gc-sections
    -static
    -Wl,-Map=${PROJECT_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.map
)

# 包含目录
include_directories(
    Core/Inc
    Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Inc
    Drivers/CMSIS/Include
)

# 源文件
file(GLOB_RECURSE SOURCES
    "Core/Src/*.c"
    "Core/Startup/*.s"
    "Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Src/*.c"
)

# 生成可执行文件
add_executable(${PROJECT_NAME} ${SOURCES})

# 生成hex和bin文件
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} POST_BUILD
    COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -O ihex ${PROJECT_NAME} ${PROJECT_NAME}.hex
    COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -O binary ${PROJECT_NAME} ${PROJECT_NAME}.bin
)
3.2.2 调试配置与烧录设置

配置CLion的CMake Profile和Debug配置：

.idea/runConfigurations/OpenOCD_Debug.xml:

xml 复制代码 
<component name="ProjectRunConfigurationManager">
  <configuration default="false" name="OpenOCD_Debug" type="com.jetbrains.cidr.embedded.openocd.debugger" factoryName="com.jetbrains.cidr.embedded.openocd.debugger" singleton="true">
    <option name="openOcdConfigFiles">
      <list>
        <option value="interface/stlink.cfg" />
        <option value="target/stm32f1x.cfg" />
      </list>
    </option>
    <option name="openOcdPath" value="C:/OpenOCD/bin/openocd.exe" />
    <option name="targetName" value="stm32f1x.cfg" />
    <option name="targetInterface" value="stlink.cfg" />
    <method v="2" />
  </configuration>
</component>

4. 实战案例：LED闪烁程序

4.1 硬件连接与原理图

使用STM32F103C8T6最小系统板，LED连接在PC13引脚

4.2 代码实现与解析

Core/Src/main.c:

c 复制代码 
#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

/* 全局变量定义 */
UART_HandleTypeDef huart1;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

/* 函数声明 */
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

/**
  * @brief  应用程序主函数
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* 重置所有外设，初始化Flash接口和Systick */
  HAL_Init();
  
  /* 配置系统时钟 */
  SystemClock_Config();
  
  /* 初始化所有配置的外设 */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  
  /* 无限循环 */
  while (1)
  {
    /* 点亮LED（PC13输出低电平） */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(500);
    
    /* 熄灭LED（PC13输出高电平） */
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(500);
    
    /* 通过串口发送调试信息 */
    printf("LED Toggled!\r\n");
  }
}

/**
  * @brief  System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  
  /* 初始化RCC Oscillators */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  
  /* 初始化CPU，AHB和APB总线时钟 */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief GPIO初始化函数
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  
  /* 配置PC13引脚为输出模式 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

/**
  * @brief USART1初始化函数
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief  错误处理函数
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  报告发生错误的源代码文件名和行号
  * @param  file: 源代码文件名
  * @param  line: 代码行号
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* 用户可在此添加自己的错误处理代码 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

Core/Src/syscalls.c (重定向printf):

c 复制代码 
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <_ansi.h>
#include "main.h"

extern UART_HandleTypeDef huart1;

int _write(int file, char *ptr, int len)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
    return len;
}

void _exit(int status)
{
    while(1);
}

int _close(int file)
{
    return -1;
}

int _fstat(int file, struct stat *st)
{
    st->st_mode = S_IFCHR;
    return 0;
}

int _isatty(int file)
{
    return 1;
}

int _lseek(int file, int ptr, int dir)
{
    return 0;
}

int _read(int file, char *ptr, int len)
{
    return 0;
}

4.3 编译调试与烧录

  1. 编译项目：在CLion中点击Build按钮
  2. 调试配置：创建OpenOCD调试配置
  3. 烧录程序：使用ST-Link Utility或OpenOCD命令

烧录脚本 flash.bat:

batch 复制代码 
@echo off
echo Flashing STM32 firmware...
openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c "program build/STM32F103_Project.hex verify reset exit"
pause

5. 高级功能与技巧

5.1 实时调试与变量监控

使用CLion的嵌入式调试功能实时监控变量：

调试配置技巧：

  1. 设置硬件断点
  2. 实时变量监控窗口
  3. 内存视图查看器

5.2 性能分析与优化

使用ARM-GCC编译优化选项：

cmake 复制代码 
# 在CMakeLists.txt中添加优化选项
if(CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL "Release")
    add_compile_options(-O2 -flto)
endif()

5.3 常见问题解决方案

问题1：OpenOCD连接失败

解决方案：

bash 复制代码 
# 检查USB连接
lsusb | grep ST-Link

# 重新配置驱动
zadig -l

问题2：编译错误找不到头文件

解决方案：检查CMakeLists.txt中的包含路径

问题3：调试时无法查看外设寄存器

解决方案：安装STM32CubeMX对应的SVD文件

6. 成果展示与技术图谱

成果展示

成功实现：

  1. CLion智能代码补全和导航
  2. 一键编译下载调试
  3. 实时外设监控
  4. 高效项目管理

完整技术图谱

开发环境
IDE: CLion
配置工具: STM32CubeMX
编译工具: ARM-GCC
调试工具: OpenOCD
核心功能
智能代码补全
实时调试
版本控制集成
核心功能
图形化引脚配置
时钟树配置
外设初始化代码生成
工具链
编译器: arm-none-eabi-gcc
链接器: arm-none-eabi-ld
二进制工具: objcopy
调试功能
JTAG/SWD支持
Flash编程
寄存器查看
实战项目
LED控制
串口通信
定时器应用
中断处理
GPIO操作
printf重定向
PWM输出
NVIC配置
进阶功能
FreeRTOS集成
LVGL图形库
文件系统
网络协议栈

通过本教程，您已经成功搭建了基于CLion和STM32CubeMX的现代化嵌入式开发环境，相比传统Keil开发方式，获得了更先进的代码编辑、调试和项目管理能力。

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