STM32 在 Linux 环境下的开发与调试

只看该作者 · 2025-2-9 19:52

一、引言
在嵌入式开发领域，STM32 微控制器凭借其高性能、低功耗等优点被广泛应用。Linux 作为开源、稳定且功能强大的操作系统，为 STM32 开发提供了良好的开发环境。本文将详细介绍在 Linux 环境下进行 STM32 开发与调试的步骤，并给出相关代码示例。

二、开发环境搭建
2.1 安装必要的工具链
在 Linux 系统中，我们需要安装 GCC 交叉编译工具链，用于编译针对 STM32 的代码。以 Ubuntu 系统为例，可以通过以下命令安装：

sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi

2.2 安装 OpenOCD
OpenOCD（Open On-Chip Debugger）是一个开源的片上调试工具，用于与 STM32 进行通信和调试。可以通过以下命令安装：

sudo apt-get install openocd

2.3 安装文本编辑器
推荐使用 Visual Studio Code 或 Vim 作为代码编辑器，方便编写和管理代码。

三、创建项目结构
在 Linux 系统中创建一个新的 STM32 项目，项目结构可以如下：

stm32_project/
├── src/          # 存放源代码文件
│ └── main.c
├── include/    # 存放头文件
│ └── stm32fxxx.h
├── build/       # 存放编译生成的文件
└── Makefile    # 编译脚本

四、编写代码
4.1 主程序代码（main.c）
以下是一个简单的 STM32 主程序示例，该程序使用 GPIO 控制一个 LED 灯闪烁：

#include "stm32fxxx.h"

#define LED_PIN GPIO_PIN_5
#define LED_PORT GPIOA

void delay(uint32_t count) {
for (uint32_t i = 0; i < count; i++);
}

int main(void) {
// 使能 GPIOA 时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

// 配置 LED 引脚为推挽输出模式
GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_MODE5 | GPIO_CRL_CNF5);
GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE5_0 | GPIO_CRL_MODE5_1;

while (1) {
      // 点亮 LED
      GPIOA->BSRR = LED_PIN;
      delay(1000000);

      // 熄灭 LED
      GPIOA->BRR = LED_PIN;
      delay(1000000);
}
}

4.2 Makefile 编写
Makefile 用于自动化编译过程，以下是一个简单的 Makefile 示例：

# 工具链定义
CC = arm-none-eabi-gcc
OBJCOPY = arm-none-eabi-objcopy

# 项目路径和文件定义
PROJECT_DIR = .
SRC_DIR = $(PROJECT_DIR)/src
BUILD_DIR = $(PROJECT_DIR)/build
INCLUDE_DIR = $(PROJECT_DIR)/include

# 源文件和目标文件定义
SRCS = $(wildcard $(SRC_DIR)/*.c)
OBJS = $(patsubst $(SRC_DIR)/%.c,$(BUILD_DIR)/%.o,$(SRCS))

# 编译选项
CFLAGS = -mcpu=cortex-m3 -mthumb -std=gnu11 -Os -Wall -I$(INCLUDE_DIR)
LDFLAGS = -Tstm32f103c8t6.ld -Wl,-Map=$(BUILD_DIR)/$(PROJECT_NAME).map

# 项目名称
PROJECT_NAME = stm32_project

all: $(BUILD_DIR)/$(PROJECT_NAME).bin

$(BUILD_DIR)/%.o: $(SRC_DIR)/%.c | $(BUILD_DIR)
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

$(BUILD_DIR)/$(PROJECT_NAME).elf: $(OBJS)
$(CC) $(OBJS) $(LDFLAGS) -o $@

$(BUILD_DIR)/$(PROJECT_NAME).bin: $(BUILD_DIR)/$(PROJECT_NAME).elf
$(OBJCOPY) -O binary $< $@

$(BUILD_DIR):
mkdir -p $@

clean:
rm -rf $(BUILD_DIR)

五、编译代码
在项目根目录下，执行以下命令进行编译：

make

编译成功后，会在 build 目录下生成 .bin 文件，该文件即为可烧录到 STM32 的固件。

六、烧录与调试
6.1 烧录固件
使用 OpenOCD 烧录固件到 STM32，首先需要启动 OpenOCD 服务：

openocd -f interface/stlink-v2.cfg -f target/stm32f1x.cfg

然后在另一个终端窗口中，使用 telnet 连接到 OpenOCD 服务：

telnet localhost 4444

在 telnet 会话中，执行以下命令烧录固件：

reset halt
flash write_image erase build/stm32_project.bin 0x08000000
reset run

6.2 调试代码
可以使用 GDB（GNU Debugger）进行代码调试。在项目根目录下，执行以下命令启动 GDB：

arm-none-eabi-gdb build/stm32_project.elf

在 GDB 中，连接到 OpenOCD 服务：

target remote localhost:3333

然后可以使用 GDB 的各种命令进行调试，例如设置断点、单步执行等：

break main
continue
next

七、总结
通过以上步骤，我们可以在 Linux 环境下完成 STM32 的开发与调试工作。从环境搭建、代码编写、编译到烧录和调试，每个环节都有相应的工具和方法。使用 Linux 进行 STM32 开发，不仅可以充分利用开源工具的优势，还能提高开发效率和代码质量。同时，结合 GDB 和 OpenOCD 等工具，可以方便地进行代码调试，及时发现和解决问题。
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