STM32CubeMX 真的不要太好用

只看该作者 · 2022-3-31 20:07

由于工作内容的变动，我已经很久没有正经的玩过单片机了，近期又要用它做个小玩意了，还是选 stm32 吧，外设库开发不要太方便，哈哈哈

先去 stm32 社区逛了逛，发现了一个新字眼 STM32CubeMX，简单看了下，大概明白是个 ST 公司新推出的一个配置工具，直接由图形界面简单配置下，生成初始化代码，并对外设做了进一步的抽象，让开发人员更只专注应用的开发，挺不错的样子，下来玩玩。

详细的入门教程我就不写了，网上太多，这里说下我是怎么用它快速的实现了一个虚拟串口终端和点灯吧，也算是入门教程吧，哈哈哈

我需要用的外设有 usb 接口和一个普通的 GPIO，需要使用的中间件库有 FreeRTOS 和 USB_DEVICE，要完成的功能是实现一个虚拟串口，然后适配上 FreeRTOS 的 CLI 制作一个虚拟串口终端，同时让一个 LED 闪烁，这里我选用经典的 STM32F103C8T6 来完成这些。

只看该作者 · 2022-3-31 20:08

那让我们开始吧，

第一步，直接打开 STM32CubeMX，在主界面选到 ACCESS TO MCU SELECTOR 开始一个工程，这里需要注意的一点是此时 STM32CubeMX 会去联网检查一些更新，如果你的防火墙是开的话，很可能会检测失败，关掉防火墙就好。

只看该作者 · 2022-3-31 20:10

第二步，在 MCU Filters 栏直接输入我们使用的型号，只需要输入 103C8 就找到啦，然后选中它，右边有它的介绍，而且还可以直接下载它的 Datasheet 也不要太方便了，然后点击 Start Project 按钮开始一个工程。

只看该作者 · 2022-3-31 20:11

第三步，把我们需要的外设和中间件库选上，有 USB 接口，GPIO 接口，FREERTOS 和 USB_DEVICE 的支持，最后如下图：

只看该作者 · 2022-3-31 20:12

配置的时候有以下几点要注意的：

1、时钟的配置在 RCC 选项，根据实际情况是选内部 RC 还是外部晶振，外部晶振的话要占用两个引脚，我这里是 8 Mhz 外部晶振，配置如下：

只看该作者 · 2022-3-31 20:13

2、关于 debug 口子的配置，默认它是认为我们不需要 debug 口的，所以如果不更改的话生成代码下载进去后 debug 口就关闭了，哈哈哈

如果你真的不小心 debug 口子被关闭了也不用担心，可以通过如下方法再次下载程序：

按住复位按钮要不要放，然后在 Keil 下点击下载按钮，等它提示错误并说检测到被锁掉 debug 口的片子，然后点击确定的同时，松开复位按钮就可以下载啦，如果不行则再多试几次，时序和时机很重要。

只看该作者 · 2022-3-31 20:19

然后在 SYS 里面选择 debug 工具连接的类型，我这里是 SWD 的方式连接的，选择串行线，如下图：

只看该作者 · 2022-3-31 20:20

3、由于 STM32CubeMX 使用的 HAL 库有一个 delay 接口默认是使用 SysTick 定时器来实现的，而由于这里我们选用了 FreeRTOS，它使用的心跳时钟在 Cortex 内核上的移植都是依赖于 SysTick 定时器，这里会有冲突，这一点在点击生成代码按钮时 STM32CubeMX 也会发出警告，这里我们为 HAL 库使用的定时器选过一个就可以了，如下图，这里我把它选到了 TIM1

只看该作者 · 2022-3-31 20:22

4、由于后续我们还要在 FreeRTOS 上加入许多线程，我们把他的堆大小设置大一点，在 FREERTOS 的 Config parameters 里面的 TOTAL_HEAP_SIZE，这里比较任性，我配置了 1024 字节，哈哈哈

只看该作者 · 2022-3-31 20:24

第四步，我们再来为 FreeRTOS 上加入一个 LED 闪烁的线程。这里我们选到 FREERTOS 的 Taks and Queues，然后点击 Add 按钮即可添加了，取名为 ledTask。

到这里配置工作就差不多了，接下来见证奇迹的时刻到了，点击 GENERATE CODE 然后整个工程就生成了，然后编译下载到板子上，插上电脑，叮咚，成功识别为串口，在 win10 上驱动都不用自己装，是不是很爽，哈哈哈

到这里我们的 LED 还是不能闪的，这需要我们加入几条代码，这个简单，找到我们在工具上创建的 ledTask 线程，在线程函数实体里面加入如下代码再编译下载后灯就开始闪了，简单吧。

只看该作者 · 2022-3-31 20:27

只看该作者 · 2022-3-31 20:28

我想我的介绍就到这里结束吧，这才简单嘛，哈哈哈，但等等，说好的虚拟终端呢，

那好吧，那我们先再说个注意点，接下来往上加代码的时候，往由工具生成的文件里面加代码一定要加在标注了 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END 的注释里面，这样下次更新配置的时候你加的代码才不会消失，自己加入的文件则无所谓。具体实现我这里也说个大致思路和要注意的点，具体实现，请到我的 github 上去取吧，如果你能点颗星星我就更开心了，哈哈哈

串口终端我们都上 FreeRTOS 了当然有现成的实现了，这里我们主要做的工作就是把 FreeRTOS 提供的串口终端实现即 CLI ，对接上我们的虚拟串口。

只看该作者 · 2022-3-31 20:30

第一步，下载 FreeRTOS 的 CLI 扩展库，这里 STM32CubeMX 默认是没有提供的，没关系，我们去 FreeRTOS 的官网下载，注意最好下载当前使用 FreeRTOS 版本对应版本的完整包，然后解压得到 CLI 扩展库加入到我们的工程，同时把它的 Demo 也加进来。

只看该作者 · 2022-3-31 20:31

第二步，经阅读 CLI 的 Demo 后发现它依赖的如下四个接口我们实现一下就好了。我们要做的内容就是完善这四个接口，把虚拟串口下来的数据传进来，然后把输出传回去。

只看该作者 · 2022-3-31 20:32

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xComPortHandle xSerialPortInitMinimal(int baudRate, int queueLength);



int xSerialGetChar(xComPortHandle xPort, signed char *cRxedChar, int timeout);



int vSerialPutString(xComPortHandle xPort, signed char *pcWelcomeMessage, unsigned short len);



int xSerialPutChar(xComPortHandle xPort, signed char c, int timeout);

只看该作者 · 2022-3-31 20:33

这里实际上设计是依赖实际的串口的，但没关系我们虚拟的也可以，只要把数据接收发送打通即可。

只看该作者 · 2022-3-31 20:34

第三步，完善发送数据接口。发送接口比较简单，经阅读 ST 对虚拟串口的实现了解到往 USB 发送数据，使用 CDC_Transmit_FS 接口即可，所以实现如下：

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int vSerialPutString(xComPortHandle xPort, signed char *pMessage, unsigned short len)

{

        xPort = xPort;



retry:



        if(0x00 != CDC_Transmit_FS(pMessage, len))

        {

                osDelay(10);

                goto retry;

        }



        return 0x00;

}

只看该作者 · 2022-3-31 20:35

请放过不要吐槽这里的 goto，哈哈哈，这里一定要去检查 CDC_Transmit_FS 接口的返回值，刚开始我只检查了，没有动作，后面发现会漏字符，后面才把 retry 加上去的，然后就使用了 goto，我觉的这样很简洁也好理解，当然加上超时机制就更好了，这里勉强先这样吧，哈哈哈

只看该作者 · 2022-3-31 20:38

第四步，对接数据接收。这里稍微有点麻烦，CDC 的数据是在 CDC_Receive_FS 以 callback 的方式传上来的，应该是使用中断接收，我们串口终端是一个线程通过 xSerialGetChar 接口来获取数据的，这里当然首先想到的就是使用 FreeRTOS 提供的 queue 功能了，但最后发现 queue 只能一个个入列，效果很不理想，会漏字符，如果只传递数据的指针过来的话，又要不停的 malloc 和 free 内存我想效率也不会太高，这里索性搬出来我经常使用的一个 fifo 实现，配合 FreeRTOS 任务通知功能，也算是达到预期吧，哈哈哈，最终它们的实现如下：

只看该作者 · 2022-3-31 20:38

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static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)

{

        /* USER CODE BEGIN 6 */

        extern TaskHandle_t xConsoleHandle;

        uint32_t count = 0x00;

        BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;

                

        USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);

        USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);

        

        count = kfifo_put(&cdcRxFifo, Buf, *Len);

        

        if(        count != *Len)

        {

                CDC_Transmit_FS((uint8_t*) "cdc rx buffer full!!!", strlen("cd rx buffer full!!!"));

        }

        

        if(NULL != xConsoleHandle)

        {

                vTaskNotifyGiveFromISR(xConsoleHandle, &xHigherPriorityTaskWoken);

        

                if(xHigherPriorityTaskWoken)

                {

                        taskYIELD();

                }

        }

        

        return (USBD_OK);

        /* USER CODE END 6 */

}



int xSerialGetChar(xComPortHandle xPort, signed char *cRxedChar, int timeout)

{

        static uint32_t i = 0x00;



        xPort = xPort;



        if(i == 0x00)

        {

                ulTaskNotifyTake(pdTRUE, timeout);



                i = kfifo_len(&cdcRxFifo);

        }



        if(0x01 == kfifo_get(&cdcRxFifo, cRxedChar, 0x01))

        {

                i--;

        }



        return pdPASS;

}