STM32+Makefile编译+OpenOCD 烧录调试

前言

在上节文章中，我们通过STM32CubeMX 工具创建了一个基于Makefile 的项目，并在main.c文件里编写了一个100ms翻转一次电平的程序，然后使用了MinGW64环境下的make命令结合ARM GNU Toolchain 来实现编译这个工程代码，最终生成了.bin、.hex以及.lst文件。

那么在本节内容中，我们需要将生成的.hex文件烧录到STM32中，并且学习如何进行基本的代码调试技巧，比如设置断点并运行至这些断点处等操作，最终实现独立于任何集成IDE的工作流。

这样的工作方式为开发者提供了极大的灵活性和可定制性，掌握了这种方法后，无论是在资源受限的环境中还是面对不同种类的硬件平台时，都能够更加高效地开展嵌入式系统开发工作。

一、使用前提

硬件
- 主控：任意一个ARM架构的MCU，我这里使用：STM32F103系列
- 调试烧录器：主流烧录器，我这里使用：ST-Link V2.1
软件
- 上节文章中安装的ARM交叉编译器：arm-none-eabi-gcc
- 上节文章中安装的命令行编译环境：MinGW64
- 上节文章中生成的STM32可编译成功的Makefile工程文件

二、必备工具下载与安装

全程免费开源工具，无付费、无破解，解压即可用！

1. 工具清单

工具	作用
MinGW64（上节已经下载）	提供 Windows 下的命令行编译环境
ARM GNU工具链（上节已经下载）	ARM 交叉编译器（编译 STM32 代码）
OpenOCD	调试服务器（连接ST-Link，实现烧录+调试）

2. 下载地址

MinGW64 ：https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/
ARM GNU工具链 （包含gcc+gdb）：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-arm-embedded/downloads
OpenOCD ：https://github.com/xpack-dev-tools/openocd-xpack/releases

**OpenOCD **Windows操作系统选择下方红框中内容：

3. 安装&环境变量配置

将工具解压到英文无空格路径 （如 D:\tools\）
将工具的 bin 目录添加到系统环境变量Path ：
- OpenOCD bin

验证安装（打开PowerShell，输入以下命令，显示版本号即为成功）

powershell 复制代码

openocd -v

三、工程配置 Makefile

1. Makefile调试配置

这里以CubeMX生成的Makefile文件为例

确保开启调试模式（我直接使用了默认配置）：

makefile 复制代码

# debug build? 开启调试
DEBUG = 1
# optimization 关闭优化+生成调试信息（必须！）
OPT = -O0 -g
# compile gcc flags
ASFLAGS = $(MCU) $(AS_DEFS) $(AS_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections

CFLAGS += $(MCU) $(C_DEFS) $(C_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections

ifeq ($(DEBUG), 1)
CFLAGS += -g -gdwarf-2
endif

-O0：关闭编译器优化，防止调试时代码乱跳、断点失效
-g：生成调试符号，让GDB识别源码、变量、行号

3. 测试代码

main.c 主循环，最简HAL库GPIO翻转：

c 复制代码

while (1)
{
  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_7); // 翻转PC7电平
  HAL_Delay(100); // 延时
}

四、Makefile编译工程

打开PowerShell，进入工程根目录（与Makefile同级）
执行编译命令：

powershell 复制代码

mingw32-make clean
mingw32-make

编译成功后，在 build 文件夹生成3个关键文件：
- project.elf：调试专用文件（包含调试符号）
- project.hex：烧录专用文件
- project.bin：二进制固件（备用）

五、硬件接线 SWD模式

ST-Link V2.1 ↔ STM32F103 4线必接：

ST-Link	STM32
SWDIO	SWDIO
SWCLK	SWCLK
GND	GND
3.3V	3.3V

六、OpenOCD烧录HEX文件

1. 进入固件目录

PowerShell进入编译生成的 build 文件夹：

powershell 复制代码

cd C:\Users\Wang2\Desktop\makefile-test\project\build

2. 烧录命令（直接复制使用）

powershell 复制代码

openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c "program project.hex verify reset exit"

命令解释

openocd:
- 这是启动OpenOCD程序的命令。
-f interface/stlink.cfg:
- -f 参数用于指定一个配置文件。
- interface/stlink.cfg 是一个配置文件，这里选择的是stlink
- 如果使用的是其他类型的调试器（如J-Link、CMSIS-DAP等），需要选择相应的文件。

在工具目录中：xpack-openocd-0.12.0-7\openocd\scripts\interface

-f target/stm32f1x.cfg:
- 同样，-f 参数用于指定另一个配置文件。
- target/stm32f1x.cfg 是一个配置文件，它定义了如何与STM32F1系列微控制器的目标设备通信。这个文件包含了关于STM32F1系列微控制器的具体信息，如内存映射、复位序列等。

在工具目录中：xpack-openocd-0.12.0-7\openocd\scripts\target

-c "program project.hex verify reset exit":
- -c 参数用于传递一个或多个OpenOCD命令字符串。
- "program project.hex verify reset exit" 是一个命令字符串，包含以下子命令：
  - program project.hex: 将 project.hex 文件中的内容烧录到目标设备的闪存中。
  - verify: 验证刚刚烧录的内容是否正确。
  - reset: 重置目标设备，使其从新烧录的代码开始运行。
  - exit: 结束OpenOCD会话并退出。

如何选择参数

接口配置文件 ( interface/stlink.cfg) :
- 根据你使用的调试器类型选择相应的配置文件。例如，如果你使用的是J-Link调试器，则应选择 interface/jlink.cfg。
目标配置文件 ( target/stm32f1x.cfg) :
- 根据你的目标设备型号选择相应的配置文件。例如，如果你使用的是STM32F4系列微控制器，则应选择 target/stm32f4x.cfg。
命令字符串 ( -c "program project.hex verify reset exit") :
- 这个命令字符串可以根据需要进行修改。例如，如果你不需要验证烧录内容，可以去掉 verify 子命令。

示例

假设你使用的是J-Link调试器和STM32F4系列微控制器，并且你有一个名为 firmware.hex 的固件文件，你可以使用以下命令：

openocd -f interface/jlink.cfg -f target/stm32f4x.cfg -c "program firmware.hex reset exit"

3. 烧录成功标志

plain 复制代码

** Programming Finished **
** Verified OK **
** Resetting Target **

程序会自动运行，PC7连接的LED开始闪烁！

七、OpenOCD + GDB 命令行调试

我们用两个终端配合完成调试：

终端1：OpenOCD（建立硬件连接通道）
终端2：arm-none-eabi-gdb（执行调试指令）

步骤1：启动OpenOCD调试通道（终端1）

powershell 复制代码

openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg

✅ 成功标志：Listening on port 3333 for gdb connections

步骤2：启动GDB调试（终端2）

加载调试文件：

powershell 复制代码

arm-none-eabi-gdb project.elf

执行3条初始化命令（必须）：

plain 复制代码

target remote localhost:3333  # 连接调试器
load                        # 下载固件到芯片
monitor reset halt          # 复位并停止程序

下图为**启动GDB调试**执行了上述指令后显示的内容：

下图为**OpenOCD调试通道**执行了上述指令后显示的内容：

步骤3：程序调试实战

在while循环上一个函数打断点

plain 复制代码

b MX_GPIO_Init

运行到断点

plain 复制代码

再设置一次GPIO翻转函数断点

（这里是只要执行这个函数内容就会停止，无关在哪里调用的，不一定是主函数中断点）

plain 复制代码

b HAL_GPIO_TogglePin

运行到下一个断点

plain 复制代码

显示这里断点设置的是HAL_GPIO_TogglePin源函数，并非调用的地方

指定断点位置，例如代码 **main.c****中 ****101****行调用： ****HAL_GPIO_TogglePin**

plain 复制代码

b main.c:101

运行到下一个断点

plain 复制代码

可以看到，现在断点打在了指定的行，运行到对应的地方停止：

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_7);

八、GDB常用调试指令（初学者必备）

指令	简写	功能
break 函数名/行号	b	设置断点
info break	-	查看所有断点
delete 断点编号	-	删除指定断点
delete	-	删除所有断点
continue	c	运行到下一个断点
next	n	单步执行（不进入函数）
step	s	单步执行（进入函数）
print 变量名	p	查看变量值
monitor reset halt	-	复位并停止程序
quit	q	退出调试

九、常见错误&解决方案

1. 错误：`couldn't open project.hex`

原因：文件路径错误
解决：必须进入 build 目录再执行烧录命令

2. 错误：`target voltage may be too low`

原因：STM32未供电或供电异常（不影响烧录）
解决：可忽略，不影响烧录/调试

3. 警告：`Transport "swd" was already selected`

原因：配置文件自动选择了SWD协议，重复配置
解决：无视即可，不影响烧录/调试

4. 断点无效/代码乱跳

原因：Makefile未开启 -O0 -g
解决：修改Makefile优化选项，重新编译

5. 程序运行后无法暂停

解决：在GDB终端按 Ctrl + C 强制暂停

十、总结

对于嵌入式初学者来说，脱离IDE的纯命令行开发，是理解底层原理的最佳方式：

Makefile负责编译，清晰掌握工程构建流程
OpenOCD负责硬件通信，替代Keil的烧录调试内核
GDB负责指令调试，完全掌控程序运行

全程无Keil、无图形化依赖，工具开源免费，适配所有STM32芯片。从编译到烧录再到调试，每一步都透明可见，这才是嵌入式开发的核心魅力！

新手完全可以照着这篇博客一步步操作，成功跑通LED调试后，你会对STM32开发有全新的理解～

STM32+Makefile编译+OpenOCD 烧录调试

前言

一、使用前提

二、必备工具下载与安装

1. 工具清单

2. 下载地址

3. 安装&环境变量配置

三、工程配置 Makefile

1. Makefile调试配置

3. 测试代码

四、Makefile编译工程

五、硬件接线 SWD模式

六、OpenOCD烧录HEX文件

1. 进入固件目录

2. 烧录命令（直接复制使用）

命令解释

如何选择参数

示例

3. 烧录成功标志

七、OpenOCD + GDB 命令行调试

步骤1：启动OpenOCD调试通道（终端1）

步骤2：启动GDB调试（终端2）

步骤3：程序调试实战

八、GDB常用调试指令（初学者必备）

九、常见错误&解决方案

1. 错误：couldn't open project.hex

2. 错误：target voltage may be too low

3. 警告：Transport "swd" was already selected

4. 断点无效/代码乱跳

5. 程序运行后无法暂停

十、总结

1. 错误：`couldn't open project.hex`

2. 错误：`target voltage may be too low`

3. 警告：`Transport "swd" was already selected`