# embeddedProgrammingWindows

**Repository Path**: industry-ai/embedded-programming-windows

## Basic Information

- **Project Name**: embeddedProgrammingWindows
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2020-09-04
- **Last Updated**: 2021-06-24

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 使用 VS2019 Community 在 Win10 下进行 STM32 嵌入式编程

作者：武汉大学计算机学院 胡继承

时间：2019年11月18日

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多年来由于经济因素，中国的大学生及广大的小公司通常使用盗版软件进行嵌入式编程。在开源风暴的席卷下，时至今日终于有机会使用开源工具链在 Win10 下进行嵌入式编程，而且方便性及稳定性完全不亚于商业软件。想想商用数据库软件在中华日益没落的历史，可以想象嵌入式开发的开源时代已经到来，该花点时间捋捋了。本文以 STM32 系列的 ARM 芯片嵌入式开发为例子来展现开源嵌入式开发的流程，如果使用 mbed 的话也容易类推到其它 ARM 芯片的嵌入式开发。

微软在 VS2017 中便引入了嵌入式编程，经过几年的发展已经越来越成熟了。本文介绍如何使用 VS2019 社区版来进行嵌入式编程。使用 VS code 也能完成该项工作，配置方法基本类似。

基本步骤如下：
1. 使用开源工具生成框架程序
2. 使用 VS 2019 Community 进行编码和编译
3. 使用 ST-LINK/V2-1 将程序下载到电路板
4. 使用 VS 2019 Community 调试程序

按照基本步骤下文逐一进行演示。硬件的话，买个最便宜的 NUCLEOF411RE 开发板就行，淘宝上不到120元。而且其自带的仿真器日后还可用于其它芯片的嵌入式开发，也就是说你不要额外再花钱买仿真器了。

## 1. 使用开源工具生成框架程序

如果采用操作系统的话选择众多，这里我们选择名气比较大的两个工具进行介绍：
1. STM32CubeMX
2. mbed

本仓库中有两个文件夹：
1. NucleoF411re文件夹, 里面存放的是由STM32CubeMX生成的框架, 下载到开发板后可以驱动版上的LED交替闪烁
2. nucleo_f411re-bliknky文件夹, 里面存放的是由mbed生成的框架, 下载到开发板后亦是驱动版上的LED交替闪烁


### 1.1 STM32CubeMX

首先去官网注册并下载
[STM32CubeMX](https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html)
，有些慢，需要有耐心。

使用的库有两种，一是所谓的硬件抽象层HAL库(Hardware Abstraction Layer), 另一个是所谓的 LL 库（Low Layer)。两种都支持 STM32 全系列的芯片。软件方向的爱好者使用HAL会比较方便，要求的硬件知识更少。硬件方向的可能更喜欢LL。

cubeMX 生成的框架位由于 GNU Arm Embedded Toolchain 的新版本 arm-none-eabi-objcopy 的一个 bug 导致无法编译通过，参见：

https://bugs.launchpad.net/gcc-arm-embedded/+bug/1810274

https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=24065

尽管该 bug 已经被修复，但 VS 所集成的 armgcc 没有及时更新从而导致该 bug 的依然存在，为了尽快投入工作，我们试图绕过 VS 解决该问题：
1. 从 https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads 下载最新版的 
gcc-arm-none-eabi-9-2019-q4-major-win32.exe，下载的文件位于 Docs:\\projects\yabee\jicheng
2. 修改 VS 的相应配置文件使其使用该工具链

参考网页:

[STM32CubeMX](https://www.st.com/content/st_com/en/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-configurators-and-code-generators/stm32cubemx.html)

[STM32CubeF1](https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcu-mpu-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32cube-mcu-mpu-packages/stm32cubef1.html)

[STM32 + W5500 以太网编程](https://app.yinxiang.com/shard/s60/nl/12379950/e98bb8b6-d929-42e3-9d56-d0eacda3ddce)



### 1.2 mbed




## 2. 使用 VS 2019 Community 进行编码和交叉编译

微软官方博客参考[ARM GCC Cross Compilation in Visual Studio](https://devblogs.microsoft.com/cppblog/arm-gcc-cross-compilation-in-visual-studio/)。
该文尽管针对VS2017 15.5, 但依然非常有借鉴意义。




[GNU Arm Embedded Toolchain Version 8-2019-q3-updateReleased: July 10, 2019](https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads)

选择下载 **gcc-arm-none-eabi-8-2019-q3-update-win32.zip**

Windows 32-bit ZIP package

MD5: 5fa382a547abe0b0d5c0a6e9eaa75c7b


下载后，安装或者解压即可(**路径及文件名中都不要包含空格, 不然后续处理会非常非常麻烦, 切记切记!!!**)。目录下有一个bin的文件夹，可以看到有下列文件：



## 3. 使用 ST-LINK/V2-1 将程序下载到电路板


### 3.1 ST-LINK/V2-1引脚定义

**ST-LINK/V2-1 只能调试 STM32 系列芯片**
       
| foot | CN4 | description |
| :---: | --- | --- |
| 1 | VDD_TARGET | target VDD |
| 2 | **SWCLK SWD** | clock |
| 3 | GND | ground |
| 4 | **SWDIO SWD** | data I/O |
| 5 | NRST | target MCU RESET |
| 6 | SWO | reserved |

![ST-LINK_V2-1.png](ST-LINK_V2-1.png)

**调试外接电路板时需要将 CN2 两个跳线悬空**


如果不接1、3脚，会对目标MCU板的电源造成很剧烈的干扰。

![connOtherBoard.png](connOtherBoard.png)























## 4. 使用 VS 2019 Community 调试程序

本节内容参见：
[Debugging an embedded ARM device in Visual Studio](https://devblogs.microsoft.com/cppblog/debugging-an-embedded-arm-device-in-visual-studio/)

上文中采用mbed作为框架生成程序, 这里我们采用STM32CubeMX来生成框架程序。
按照上文的指示, 首先要在makefile中加上生成debug的标志-g来指示编译器在编译的时候产生调试信息。
因此我们屏蔽了由STM32CubeMX框架生成的makefile文件的下面内容
```cpp
#ifeq ($(DEBUG), 1)
#CFLAGS += -g -gdwarf-2
CFLAGS += -g
#endif
```

右击makefile生成目标文件NucleoF411re.bin, 再右击NucleoF411re.bin, 选择 Debug and Launch Settings 选项
![debug_n_launch_settings.PNG](debug_n_launch_settings.PNG)

然后选择 C/C++ Debug microcontroller (gdbserver)。

上述步骤将在solution所在的文件夹的.vs子文件夹中生成配置文件 launch.vs.json, 该配置文件中包含一系列与嵌入式调试相关的参数。
这里你需要填写与你的电路板相关的硬件参数, 仿真器参数及提供gdbserver接口的相关软件。

一些宏参数需要手工替换, 包括:

* $\{workspaceRootFolderName}, your folder name
* $\{env.gccpath}, your gcc path followed by Linux\gcc_arm\bin
* $\{debugInfo.linuxNatvisPath}, path to a Natvis file if you have one. This is fine to remove as it is for specific scenarios.

这里使用 OpenOCD 来作为调试服务器, 大部分的板子的配置过程基本与这里的配置相同。

1. 首先修改指向生成的elf文件的路径, 我这里如下:
```cpp
      "program": "E:\\projects\\yabee\\jicheng\\cubeMX\\NucleoF411re\\build\\NucleoF411re.elf",
```

2. 修改 miDebuggerPath 指向 arm-none-eabi-gdb.exe, 路径中若有空格的话处理起来非常麻烦, 网上有相应的文章讨论这个问题。
强烈建议大家在安装gcc工具时路径中一定不要包含空格, 这样减少许多麻烦。
```cpp
      "miDebuggerPath": "D:\\GNUtools\\9_2019-q4-major\\bin\\arm-none-eabi-gdb.exe",
```
3.