使用clion配合STM32CubeMX开发stm32(包含断点调试，查看寄存器值，printf重定向)_clion debug 的时候显示通用寄存器的值

摘要

在嵌入式领域中开发以ARM公司的Cortex M内核为代表的单片机时程序员使用最多的IDE一定是Keil公司的MDK4 MDK5，而Keil已经脱离现代智能IDE，近年来IAR逐步向现代智能IDE靠近但还不足，一些芯片原厂提供了基于eclipse改装版IDE，这些工具在调试方面有优势，比如查看外设寄存器，内核寄存器，反汇编，支持多种调试器烧录固件，但在代码提示，代码跳转、代码重构、查找调用代码等等这些功能很匮乏，而Jetbrains公司的Clion是一款现代化跨平台IDE，不仅能编写传统c/c++程序，还能配合插件开发单片机程序，解决了传统嵌入式IDE的痛点。专业的嵌入式IDE是内置烧录调试工具，使用第三方IDE需要借助开源工具openocd，openocd有很多版本适配不同芯片能够满足使用。当前最热门的单片机就是stm32，得益于资料公开，有第三方板卡商家，SDK代码规范易读，甚至还有初始化代码生成工具CubeMX极大程度降低了嵌入式开发的门槛(有些国内半导体厂家的资料是传家宝见不得人)，让嵌入式程序员更加注重应用。本文主要内容是使用Clion+CubeMX+arm-gcc+openocd开发stm32环境，当然不仅仅是开发stm32，只要是能使用gcc系列编译器编译代码，并配合编写编写的cmake脚本的都可以爆改适配，博主已经适配过乐鑫的ESP32、沁恒微电子的CH32。

关键字： Clion、STM32、CubeMX

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环境说明

• 操作系统：win11
• 单片机：stm32f103rct6
• IDE：Clion2023
• 代码生成器：STM32CubeMX 6.8.1
• 工具链：amr-gcc
• 固件烧录软件：openocd -20231002
• 调试器：ST-Linkv2

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下载安装clion

• 进入官网下载windos版，下载完成双击安装
  
• 点击下一步
  
• 选择安装路径，安装路径不要有空格和中文
  
• 安装选项，勾选如图就行了，再点击下一步
  
• 默认创建菜单文件夹，点击安装就开始安装了
  
• 安装完成选择稍后重启
  

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下载arm-gcc

• 进入官网下载windos版arm交叉编译器，选择zip压缩包链接，解压后可以不用安装直接使用。
  
• 进入解压的bin文件夹，把这个路径添加到系统环境变量PATH中。以win11为例 设置 -->系统–>高级系统设置–>环境变量–>系统变量–>在PATH中添加解压后的bin文件夹路径
  
• 在命令行中验证添加成功没有，wim+r,输入cmd打开命令行，输入 arm-none-eabi-gcc.exe -v(注意隔了一个空格)，出现了版本号说明添加成功，没有成功重启电脑系统重新加载环境变量再验证，还是没有验证成功查询下如何添加系统环境变量。
  

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下载配置openocd

• 进入第三方网站(博主在官网没有找到已经编译好的程序只有源码)下载解压就行了，这个网站也提供arm-gcc下载。
  
• 安装驱动，本文使用的ST-Link，安装ST-Link驱动，双击bat脚本自动安装驱动
  
• 使用J-link时，先安装J-link驱动，再用UsbDriverTool软件转换USB驱动为libusb。
  
• openocd烧录调试程序时需要配置文件，下文提供了配置文件示例。调试烧录器配置项是通用的(为了演示提供的文件中设置了三种，选择一个就行了)适用于很多芯片，选择接口同理，文件命令后缀与上图相同，名字随意。

#设置使用的调试烧录器为ST-Linkv
source [find interface/stlink.cfg]

#设置使用的调试烧录器为J-link
source [find interface/jlink.cfg]

#设置使用的调试烧录器为DAP-Link
source [find interface/cmsis-dap.cfg]

# 调试接口选择swd，此类型是ST-Link专用的
transport select hla_swd

# 调试接口选择swd，此类型是J-link，DAP-Link通用
transport select swd

#设置目标芯片，选择stm32f1x，如果是f4系列的换成f4就行了其他系列以此类推
source [find target/stm32f1x.cfg]
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编辑完成文件保存到openocd的文件夹，方便在clion中选择配置文件

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下载安装STM23Cubemx

• 进入官网，向下滑动页面，找到如图windos版栏，选择6.8.1版本，下载安装包需要登录st账号没有账号可以使用邮箱注册一个，注册以后ST时不时会往邮箱发一些新闻类邮件(可能是为了推广产品)，所以选择一个不常用的但能收到邮件的邮箱就行了，博主测试高版本安装后发现有bug且需要登录账号才能下载开发包，下载后是一个压缩包，解压后直接双击安装。
  
• 点击下一步
  
• 同意下一步
  
• 同意下一步
  
• 选择安装路径，并下一步，安装路径不要有空格和中文
  
• 没有文件夹需要创建，点击确认
  
• 选择开始菜单文件，按需修改，点击下一步开始安装
  
• 安装完成，下一步
  
• 完成安装
  
• 启动CubeMX安装开发包(也可以不安装后续新建工程选择芯片自动下载)
  
• 选择对应芯片型号点击install安装，安装完成地点击clsoe退出
  

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新建demo工程

使用CubeMX生成初始化代码

• 输入芯片名称选好型号，开始新建工程
  
• 配置外部时钟
  
• 配置调试器接口
  
• 配置GPIO点灯，引脚编号根据实际的板卡来，直接在右下侧配置IO为输出
  
• 配置外部时钟，注意使用的外部时钟频率与板卡匹配
• 工程配置，注意IDE选择STM32CubeIDE，Clion能转换这个工程为cmake工程
• 生成代码以源文件加头文件方式（方便模块化代码编写），再点击生成代码，弹框选择打开文件夹

使用Clion写代码和烧录固件

创建一个嵌入式如门经典demo工程点灯

• 右键菜单选择使用clion作为工程打开
  
• 第一次使用clion打开选择不发送
  
• 信任项目
  

有插件且已经配置过一次情况

• 选择openocd配置文件(没有弹窗可能是插件没有设置，后文再说明)，没有图中的配置见上文提到的添加配置文件，由于博主是已经搭建过一次环境有一些配置和插件是以前的，还有登录账号会自动同步设置和插件。顺便提一下clion是一个收费软件，第一次使用会让登录账号激活，或者填入激活码，这部分移步其他地方查询方法，又能力的可以直接购买正版年费，想白嫖可以搞一个校园邮箱注册账号免费使用。
  
• 在while循环添加以下代码每隔500毫秒闪烁LED

  while (1)
  {
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
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• 有图中的图标说明已经安装了插件(新版已经默认绑定安装了)，没有则看下文安装插件，点击锤子构建，右侧三角就是烧录，虫子是调试，调试注意打断点
  

没有插件情况

• 安装插件
  
• 第一步选择左侧的插件市场，为了演示本文选择已经安装选项(已经安装过的插件在插件市场搜不到)
  
• 安装完成进行插件设置，选择openocd存放路径，Cubemx安装路径，右侧有可以测试软件是否可用，完成点击OK退出
  
• 添加工程构建运行配置，添加完成后就有了上文提到的功能，就可以coding了
  
  
  
• 板卡配置文件见上文，点击右侧帮助会自动弹出选择窗口，点击确认配置完成
  

调试

调试功能同keil相比稍逊色些，但仍然可以断点调试、查看寄存器、反汇编、查看内存、变量值

printf重定向

• 在clion中打开CubeMX工程文件，添加打印串口生成代码，关闭CubeMX回到Clion中
  
  
• 由于printf函数很耗时(库的原因)所以使用寄存器代码，在Core/Src/usart.c文件中添加以下代码

/* USER CODE BEGIN 1 */
int __io_putchar(int ch)
{
    while ((USART1->SR & 0X40) == 0) // 等待上一次发送完
        ;
    USART1->DR = (uint8_t)ch; //串口发送字符
    return 1;
}
/* USER CODE END 1 */
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• 在Core/Src/usart.h文件中添加以下代码

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */
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• 在Core/Src/main.c中添加以下代码，IO翻转根据实际情况填写参数，注意printf打印是带有缓冲的遇见换行才会打印输出

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  char str[] = "demo\n";
  while (1)
  {
      for (int i = 0; i < 5; ++i)
      {
          printf("%d", i);
      }
      printf("%s", str);
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_8);
      HAL_Delay(500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
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断点调试调试

• 打好断点，点击小虫子开始调试，在变量栏中右击显示内核寄存器值
  
• 调试菜单
  
• 在内存中查看变量值
  
  

查看外设寄存器值

• 查看外设寄存器，直接加载keil包中svd，svd文件在keil的Packs文件夹下，选择对应芯片的svd就行了
  
  
• 就能看见熟悉的寄存器了
  
• 以查看IO输出数据为例（ODR）
  

写在后面

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