STM32F4 HAL库开发 -- STM32CubeMX

Posted 2021-07-06 聚优致成

一、STM32CubeMX 简介

STM32CubeMX 是 ST 意法半导体近几年来大力推荐的 STM32 芯片图形化配置工具， 允许用户使用图形化向导生成 C 初始化代码，可以大大减轻开发工作，时间和费用。 STM32CubeMX几乎覆盖了 STM32 全系列芯片。它具有如下特性：
① 直观的选择 MCU 型号，可指定系列、封装、外设数量等条件
② 微控制器图形化配置
③ 自动处理引脚冲突
④ 动态设置时钟树，生成系统时钟配置代码
⑤ 可以动态设置外围和中间件模式和初始化
⑥ 功耗预测
⑦ C 代码工程生成器覆盖了 STM32 微控制器初始化编译软件，如 IAR， KEIL， GCC。
⑧ 可以独立使用或者作为 Eclipse 插件使用

对于 STM32CubeMX 和 STM32Cube 的关系这里我们还需要特别说明一下， STM32Cube包含 STM32CubeMX 图形工具和 STM32Cube 库两个部分，使用 STM32CubeMX 配置生成的代码，是基于 STM32Cube 库的。也就是说，我们使用 STM32CubeMX 配置出来的初始化代码，和 STM32Cube 库兼容，例如硬件抽象层代码就是使用的 STM32 的 HAL 库。不同的 STM32 系列芯片，会有不同的 STM32Cube 库支持，而 STM32CubeMX 图形工具只有一种。所以我们配置不同的 STM32 系列芯片，选择不同的 STM32Cube 库即可。

stm32cubemx用户手册中文版下载：
https://www.st.com/zh/development-tools/stm32cubemx.html#

二、STM32CubeMX 运行环境搭建

STM32CubeMX 运行环境搭建包含两个部分。首先是 Java 运行环境安装，其次是
STM32CubeMX 软件安装。 对于 Java 运行环境，大家可以到 Java 官网 www.java.com 下载最新的 Java 软件。这里大家需要注意， STM32CubeMX 的 Java 运行环境版本必须是 V1.7 及以上，如果你的电脑安装过 V1.7 以下版本，请先删掉后重新安装最新版本。
安装完 Java 运行环境之后， 为了检测是否正常安装，我们可以打开 Windows 的命令输入框，输入： java -version 命令，如果显示 Java 版本信息，则安装成功。

按照提示安装STM32CubeMX，安装完成后打开软件，界面如下图：

在线安装HAL库：
打开安装好的 STM32CubeMX 软件 点上面的Help -> Manage embedded software packages

会跳出来一个选择型号界面 勾选上你要安装的HAL库， 点击“Install Now” 直到安装成功。

三、使用 STM32CubeMX 工具配置工程模板

大多数情况下，我们都只使用STM32CubeMX来生成工程的时钟系统初始化代码以及外设的初始化代码，因为用户控制逻辑代码是无法在STM32CubeMX中完成的，需要用户自己根据需求来实现。使用STM32CubeMX配置工程的一般步骤是：
1）工程初步建立和保存
2）RCC设置
3）时钟系统（时钟树）配置
4）GPIO功能引脚设置
5）生成工程源码
6）编写用户代码
接下来我们将按照上面6个步骤，依次教大家使用STM32CubeMX工具生成一个完整的工程。

1、工程初步建立和保存

工程建立的方法有两种，第一种方法是打开STM32CubeMX之后再主界面点击 New Project 按钮，第二种方法是在菜单栏依次点击 File->New Project。

点击新建工程按钮之后，会弹出MCU选择窗口。我们依次在选项卡 Series， Lines 和 Package之下选择与我们使用的芯片 STM32F407ZGT6 对应的参数， 然后选择对应的芯片型号， 最后点击Start Project按钮。

进入Pinout选项卡，这个时候界面会展示芯片完整引脚图。

在引脚图，我们可以对引脚功能进行配置。图中黄色的引脚主要是一些电源和GND引脚。如果某个引脚被使用，那么会显示为绿色。

外设和中间件树面板中使用的图标和颜色方案:

2、RCC设置

对于STM32芯片而言，RCC配置的重要性不言而喻。在STM32CubeMX中，RCC相关设置却非常简单，因为它把时钟系统独立出来设置。在操作界面，搜搜RCC，点击进入RCC配置栏。

设置：
设置选项 High Speed Clock（ HSE ）的值为Crystal/Ceramic Resonator（使用晶振/陶瓷振荡器）

3、时钟系统（时钟树）配置

在使用STM32CubeMX配置时钟树之前，大家需要充分理解STM32时钟系统。
Clock Configuration 选项卡即可进入时钟系统配置栏。

进入Clock Configuration配置栏之后可以看到，界面展现一个完整的STM32F407时钟系统框图。从这个时钟配置图可以看出，配置的主要是外部晶振大小，分频系数，倍频系数以及选择器。在我们配置的工程中，时钟值会动态更新，如果某个时钟值在配置过程中超过允许值，那么相应的选项框会红色提示。
我们把系统时钟配置分为6个步骤，分别用①~⑥标号表示，详细过程为：
① 时钟源参数设置： HSE 或者 HSI 配置。这里我们选择 HSE 为时钟源，所以我们之前必须在 RCC 配置中我们开启 HSE。
② 时钟源选择： HSE 还是 HSI。这里我们配置选择器选择 HSE 即可。
③ PLL 分频系数 M 配置。分频系数 M 我们设置为 25。
④ 主 PLL 倍频系数 N 配置。倍频系数 N 我们设置为 336。
⑤ 主 PLL 分频系数 P 配置。分频系数 P 我们配置为 2。
⑥ 系统时钟时钟源选择： PLL,HSI 还是 HSE。 这里毫无疑问，我们选择 PLL，选择器选择PLLCLK 即可。
经过上面6个步骤，就会生成标准的180MHz系统时钟。接下来我们只需要配置AHB,APB1,APB2和Systick的分频系数，就可以完全实现函数Stm_Clock_Init配置的时钟系统。
AHB， APB1 和 APB2 总线时钟以及 Systick 时钟的最终来源都是系统时钟 SYSCLK。其中AHB 总线时钟 HCLK 是由 SYSCLK 经过 AHB 预分频器之后的来，如果我们要设置 HCLK 为180MHz，那么我们只需要配置图中标号⑦的地方为 1 即可。得到 HCLK 之后， 接下来我们将在图标号⑧~⑩处同样的方法依次配置 Systick， APB 以及 APB2 分频系数分别为 1， 4 和 2 即可 。 配 置 完 成 之 后 ， 那 么 HCLK=168MHZ ， Systick 时 钟 为 168/1MHz=168MHz ，PCLK1=168MHz/4=42MHz， PCLK2=168MHz/2=84MHz。

4、GPIO功能引脚设置

可以在搜索栏输入要搜索的引脚，在引脚图上会显示该引脚的位置。

引脚图中点击PC8，会出现该IO口的功能选项。


GPIO output level： 引脚电平设置 高/低
GPIO mode： GPIO模式 推挽输出/开漏输出
GPIO Pull-up/Pull-down： 上拉下拉电阻 上拉电阻/下拉电阻/无上拉或下拉
Maxinum output speed： 引脚速度设置 低速/中速/高速
User Label： 用户标签 给引脚设置名称 如LED0

5、UART设置

点击Mode选择Asynchronous（异步）


设置波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无，停止位1 接收和发送都使能

DMA Settings，点击Add，选择UART5_RX，UART5_TX; Priority 优先级选择 Very High 非常高。

设置中断 UART5 global interrupt 在Enabled 列打对勾。

6、设置定时器

Activated 激活

7、看门狗设置

IWDG时钟预分频系数 64分频
计数器重装载值 4095 RLR
超出（溢出）时间计算：
Tout=((64×2^PRER) ×RLR)/LSI时钟频率

8、生成工程源码

然后点击GENERATE CODE 创建工程