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【嵌入式软件AI编程】03. STM32 VS Code 开发环境与工具链
本专栏结合STM32项目实践，介绍嵌入式软件AI编程的实战路径。本专栏内容来自图书《嵌入式系统AI编程》，即将出版。
1.3.3 使用VS Code调试STM32程序
上一小节完成了LED闪烁程序的编写、编译和烧录。本小节介绍如何通过断点、单步执行和变量查看，观察程序执行过程并定位可能出现的问题。
启动调试
确认开发板已经通过ST-LINK接口连接到计算机，并且工程已经成功编译。在VS Code左侧活动栏中单击"运行和调试"图标打开调试界面，然后单击"运行和调试"按钮启动调试。
进入调试状态后，编辑器上方会出现调试工具栏，左侧调试面板中会显示变量、监视、调用堆栈和断点等调试信息。
设置断点
断点可以理解为程序中的"暂停标记"。程序运行到断点所在行时会暂时停止，开发者可以借此观察程序当前执行到哪里，以及相关变量和外设状态。
打开Core/Src/main.c文件，找到LED翻转语句所在的位置。在HAL_GPIO_TogglePin()所在行左侧的空白区域单击，出现红色圆点即表示断点设置成功，如图1-11所示。再次单击红色圆点即可取消断点。
设置断点后，按下F5继续运行程序。程序执行到断点所在行时会自动暂停，编辑器中该行代码会高亮显示，表示程序已经停在当前位置。
图1-11 在VS Code中设置断点
单步执行与继续运行
程序暂停后，可以使用调试工具栏或快捷键控制程序执行。在VS Code中调试STM32程序的常用快捷键如表1-1所示。
表1-1 在VS Code中调试STM32程序的常用快捷键
| 操作 | 快捷键 | 作用 |
|---|---|---|
| 继续运行 | F5 | 程序继续执行，直到遇到下一个断点 |
| 单步跳过 | F10 | 执行当前语句，然后停在下一条语句 |
| 单步进入 | F11 | 进入当前函数内部继续调试 |
| 停止调试 | Shift+F5 | 结束当前调试会话 |
对于本节示例，当程序停在LED翻转语句HAL_GPIO_TogglePin()这一行时，VS Code会用黄色背景或箭头标出当前语句。需要注意的是，该语句此时尚未执行。
- 按下F10，程序会执行当前行的语句，切换LD2的输出状态，然后停在下一行"HAL_Delay(500);"处。再次按下F10，会继续执行延时语句。
- 按下F5后，程序恢复连续运行。由于前面设置了断点，程序下一次执行到LED翻转语句时，会再次暂停在断点位置。
如果希望程序连续运行而不再暂停，可以单击红色圆点取消断点，再按下F5，程序将连续运行，开发板上的LD2指示灯恢复周期性闪烁。按下Shift+F5，结束当前调试。
查看变量
当前的LED闪烁程序中没有需要观察的变量。为了演示查看变量功能，可以增加一个计数变量，记录主循环的执行次数。
在main()函数开头的用户代码区域声明变量：
c
/* USER CODE BEGIN 1 */
uint32_t count = 0;
/* USER CODE END 1 */然后在"while(1)"主循环中增加count++语句：
c
while(1)
{
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
count++;
HAL_Delay(500);
}
/* USER CODE END 3 */修改完成后，保存文件并重新编译工程。编译成功后，再次启动调试，并在"count++;"这一行设置断点，程序运行到该断点会暂停。如图1-12所示，可以在左侧"变量（Variables）"区域查看当前作用域中的局部变量，也可以在"监视（Watch）"区域手动添加观察变量。
图1-12 在VS Code中查看变量
添加观察变量的方法如下：将鼠标移动到Watch区域，单击右侧的"+"按钮，在输入框中输入count，然后按回车确认。添加成功后，Watch区域会显示count的当前值。
每次按下F5，程序继续运行到下一次断点处时，Watch区域中count的值都会更新。通过这种方式，可以观察主循环执行次数的变化，理解程序运行过程与变量变化之间的关系。
需要说明的是，普通Watch通常在程序暂停时显示变量值，适合配合断点和单步调试使用。实时变量观察需要进一步使用Live Watch功能，将在后续介绍。
停止调试并确认结果
完成调试后，可以单击顶部调试工具栏中的"停止"按钮，或使用快捷键Shift+F5结束调试。停止调试后，顶部调试工具栏消失，VS Code返回普通编辑状态。
如果希望开发板继续独立运行程序，可以按下开发板上的RESET按钮重启。由于程序已烧录到开发板中，LD2指示灯会继续按设定间隔闪烁。
至此，读者已经完成了在VS Code中调试STM32程序的基本操作，包括启动调试、设置断点、单步执行、查看变量和停止调试。这些功能已经能够满足多数基础实验的调试需要。后续遇到程序运行异常时，可以先在关键代码处设置断点，再通过单步执行和变量查看逐步定位问题。
本章小结
STM32 VS Code开发环境凭借其开放、透明和高度可扩展的特性，为AI协作参与STM32开发奠定了坚实的工具基础。
本章介绍了AI编程时代嵌入式软件开发范式的变化，完成了STM32 VS Code开发环境的搭建，并通过第一个STM32工程验证了工程创建、代码编写、编译烧录和在线调试的基本流程。下一章将正式引入AI编程协作工具Claude Code，开启AI协同开发STM32程序的全新路径。
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【嵌入式软件AI编程】09. 使用VS Code调试STM32程序
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