本文將詳細介紹如何搭建STM32F103的開發環境。STM32F103是STMicroelectronics推出的一款基于ARM Cortex-M3內核的32位微控制器（MCU），廣泛應用于嵌入式開發。以下是搭建開發環境的詳細步驟，涵蓋硬件準備、軟件安裝、工具鏈配置及簡單的開發示例。

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1. 硬件準備

在搭建STM32F103開發環境之前，需要準備以下硬件：

• STM32F103開發板：常見型號包括STM32F103C8T6（“藍板”）或STM32F103ZET6開發板（如正點原子、野火等）。
• 調試器/編程器：推薦使用ST-Link V2、J-Link或DAP-Link，用于程序下載和調試。
• USB-TTL模塊：如CH340、FT232R，用于串口通信調試。
• 連接線：杜邦線、USB線等，用于連接開發板與PC。
• 電源：通常開發板通過USB供電（5V），確保供電穩定。
• PC：Windows、Linux或macOS系統均可，推薦Windows 10/11以獲得更好的工具支持。

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2. 軟件工具鏈準備

STM32F103的開發需要以下軟件工具，包括IDE、驅動、固件庫和燒錄工具。以下是推薦的工具及安裝步驟：

2.1 集成開發環境（IDE）

推薦使用以下兩種主流IDE：

• STM32CubeIDE（推薦）：
  • STM32CubeIDE是ST官方推出的免費IDE，集成了代碼編輯、調試、配置工具和固件庫。
  • 安裝步驟：
    1. 訪問ST官方網站，下載最新版本的STM32CubeIDE（支持Windows/Linux/macOS）。
    2. 安裝時選擇默認設置，確保安裝路徑無中文字符。
    3. 安裝完成后，啟動STM32CubeIDE，登錄ST賬戶（可選）以激活完整功能。
• Keil MDK-ARM：
  • Keil是專業的嵌入式開發工具，支持ARM Cortex-M系列，適合需要高性能調試的用戶。
  • 安裝步驟：
    1. 訪問Keil官網，下載MDK-ARM（需購買許可證，免費版有代碼大小限制）。
    2. 安裝Keil MDK和STM32相關Pack（如STM32F1xx_DFP）。
    3. 配置ARM編譯器（通常隨MDK安裝）。

選擇建議：初學者推薦STM32CubeIDE，免費且功能全面；專業開發者可選擇Keil以獲得更強大的調試功能。

2.2 驅動安裝

• ST-Link驅動：
  • 如果使用ST-Link調試器，需安裝驅動。
  • 下載地址：ST-Link驅動。
  • 安裝后，連接ST-Link到PC，在設備管理器中檢查是否識別為“STM32 STLink”。
• USB-TTL驅動：
  • 若使用CH340/CH341模塊，需安裝對應驅動（從模塊供應商官網或芯片廠家網站下載）。

2.3 STM32CubeMX（可選，但推薦）

• STM32CubeMX是ST官方的圖形化配置工具，用于生成初始化代碼、配置外設（如GPIO、UART、TIM等）。
• 安裝步驟：
  1. 從ST官網下載STM32CubeMX。
  2. 安裝并確保Java環境已配置（若未安裝，下載Java SE）。
  3. 啟動CubeMX，下載STM32F1系列固件庫（在CubeMX中選擇“Manage Software Installations”）。

2.4 固件庫

STM32F103開發支持以下兩種固件庫：

• 標準外設庫（SPL）：傳統方式，代碼手動配置，適合小型項目。
  • 下載地址：STM32F1標準庫。
• HAL庫（推薦）：STM32Cube框架下的硬件抽象層，代碼可移植性強，適合復雜項目。
  • HAL庫通過STM32CubeMX自動生成，或從ST官網下載。

2.5 燒錄工具

• STM32CubeProgrammer：
  • ST官方燒錄工具，支持ST-Link、J-Link、串口等多種燒錄方式。
  • 下載地址：STM32CubeProgrammer。
  • 安裝后，用于固件下載和Flash擦除。
• ST-Link Utility（舊工具）：功能類似，但CubeProgrammer更現代化。

2.6 終端工具（用于串口調試）

• PuTTY或Tera Term：用于查看串口輸出，調試程序。
• 安裝步驟：
  1. 下載PuTTY（官網）或Tera Term。
  2. 配置串口參數（波特率通常為115200，具體視程序而定）。

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3. 開發環境配置

以下以STM32CubeIDE + STM32CubeMX + ST-Link為例，說明配置步驟：

3.1 配置STM32CubeMX

1. 打開STM32CubeMX，選擇“New Project”。
2. 在MCU選擇界面，搜索“STM32F103”（如STM32F103C8T6），選擇對應型號。
3. 配置外設：
   • 例如，配置PA9/PA10為UART1，設置波特率為115200。
   • 配置系統時鐘（HSE/PLL），如使用8MHz外部晶振，設置主頻為72MHz。
4. 在“Project Manager”中：
   • 設置項目名稱和保存路徑。
   • 選擇工具鏈為“STM32CubeIDE”。
   • 選擇固件包（HAL或LL）。
5. 點擊“Generate Code”，生成初始化代碼。

3.2 在STM32CubeIDE中開發

1. 打開STM32CubeIDE，導入CubeMX生成的項目（選擇.ioc文件）。
2. 編寫用戶代碼：
   • 在main.c中，找到/* USER CODE BEGIN */和/* USER CODE END */區域，添加功能代碼。
   • 示例：點亮LED（假設LED接在PC13）：

     #include "main.h"
     void SystemClock_Config(void); // 確保包含時鐘配置
     int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOC時鐘GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);while (1) {HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13); // 翻轉LED狀態HAL_Delay(500); // 延時500ms}
     }
     

3. 配置調試器：
   • 在“Run > Debug Configurations”中，選擇ST-Link，設置端口和調試模式（SWD）。
4. 編譯并下載：
   • 點擊“Build”按鈕編譯項目。
   • 連接ST-Link，點擊“Debug”按鈕下載程序到開發板。

3.3 驗證環境

• 編譯無錯誤后，程序將通過ST-Link燒錄到STM32F103。
• 觀察開發板上LED閃爍，確認程序運行正常。
• 若使用串口調試，可添加以下代碼發送數據：

  uint8_t msg[] = "Hello, STM32!\r\n";
  HAL_UART_Transmit(&huart1, msg, sizeof(msg), 100);
  

  在PuTTY中配置串口，查看輸出。

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4. 常見問題及解決

• ST-Link無法識別：
  • 檢查驅動是否正確安裝。
  • 確保ST-Link固件版本與工具兼容（可用STM32CubeProgrammer升級固件）。
• 程序無法運行：
  • 檢查時鐘配置是否正確（CubeMX中HSE/PLL設置）。
  • 確認開發板BOOT引腳配置（BOOT0=0為Flash啟動）。
• 串口無輸出：
  • 檢查USB-TTL模塊連接（TX接RX，RX接TX）。
  • 確認波特率匹配。

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5. 擴展建議

• 學習資源：
  • ST官網文檔：STM32F1參考手冊。
  • 社區教程：正點原子、野火等提供的STM32教程。
  • 在線論壇：STM32社區、CSDN、知乎等。
• 進階開發：
  • 學習FreeRTOS，擴展實時操作系統開發。
  • 使用CubeMX配置復雜外設（如SPI、I2C、DMA）。
  • 探索低功耗模式和中斷處理。
• 其他工具：
  • 邏輯分析儀（如Saleae Logic）用于信號調試。
  • VS Code + PlatformIO，適合輕量級開發。

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6. 總結

搭建STM32F103開發環境需要準備硬件（開發板、調試器）、安裝軟件（STM32CubeIDE、CubeMX、驅動等）并進行配置。通過STM32CubeMX生成初始化代碼，結合STM32CubeIDE進行開發和調試，初學者可以快速上手。推薦從簡單的LED閃爍程序開始，逐步深入外設和系統開發。