基于STM32CubeMX图形化编程教学改革的研究

龙祖连

（广西水利电力职业技术学院，广西南宁，530023）

0 前言

在电子信息专业人才培养方案中提到，学生通过专业学习后，具备电子信息产品研发、生产管理、售后服务等岗位能力。STM32课程作为电子信息专业的一门专业核心课，学生掌握STM32编程的程度，决定学生以后就业的岗位的情况；在高职中如何能让学生学习好STM32编程成为老师的一个难题。传统的STM32实验教学编程都是使用寄存器编程或是函数库编程的，这两种实验编程的方法对我们高职的学生来说都是很难学和理解的，首先寄存器的编程方法比较熟悉STM32单片机的寄存器，而单片机的型号不一样，寄存器的类型也不一样，这样一来学生就得去记很多的寄存器；其次库函数的编程方法，虽然ST公司做有很多的标准函数库，但去查找也是很难的，同时不同的公司也会做自己的函数库，这样学生在使用的时候很难分清函数库的调用情况。那有没有有一种能让我们高职的学生容易上手、容易理解的方法去学生STM32单片机呢？这就是本文将要阐述的STM32CubeMX图形化编程。

1 STM32CubeMX简介

STM32CubeMX 是ST 意法半导体近几年来大力推荐的STM32 芯片图形化配置工具[5]，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，可以大大减轻开发工作时间和费用，提高开发效率[1]。STM32CubeMX几乎覆盖了STM32全系列芯片。在CubeMX上，通过傻瓜化的操作便能实现相关配置，最终能够生成C语言代码，支持多种工具链，比如MDK、IAR For ARM、TrueStudio等，省去了我们配置各种外设的时间，大大的节省了时间。

2 STM32单片机寄存器和库函数编程

在当前高校的电子类的专业高级的单片机编程基本上都是使用STM32单片机，因为它是32位的单片机，在做系统或产品上它具有工作效率高、运行速度快、成本低等特点，都得到广大师生的使用[3]。而目前多数的高校对STM32单片机的教学基本上使用寄存器编程教学或库函数编程教学。

■2.1 STM32库函数与寄存器开发流程

进行具体的项目开发前，做好项目创建工作，通常包括如下步骤：

（1）新建工程项目的文件夹和子文件夹（如user、output、listing等）；

（2）使用MDK新建（或打开项目），选择目标CPU、添加CMSIS核心、STM32启动代码和外设驱动程序，构成运行环境；

（3）添加包含main()函数的主程序文件；

（4）配置目标选项。

■2.2 以闪烁的LED为例采用库函数编程和寄存器编程的对比

（1）函数库编写闪烁LED部分函数，如图1所示。

图1 函数库编写闪烁LED部分函数

（2）寄存器编写闪烁LED部分函数，如图2所示。

图2 寄存器编写闪烁LED部分函数

STM32库函数本质上是对外设寄存器直接编程，只是为了方便应用封装成了函数。所以用户的应用程序也可以绕过库函数，直接对寄存器编程。直接对寄存器编程的代码效率最高。不过，需要花费较多的时间学习和查阅STM32数据手册，这个过程繁琐、易错，难以移植。

3 STM32CubeMX图形化编程

■3.1 使用STM32CubeMX开发流程

使用STM32CUberMX开发流程如下：

（1）在STM32CubeMX中直观的配置MCU；

（2）生成开发工程；

（3）编写功能代码；

（4）配置目标选项。

■3.2 使用STM32CubeMX图形化编程实现闪烁的LED

（1）打开STM32CubeMX软件，选择ACCESS TO MCU SELECTOR新建工程，如图3所示。

图3 STM32CubeMX软件界面

（2）选择开发板的芯片及芯片的封装类型，如图4所示。

图4 软件界面芯片选择

（3）选择Pinout&Configuration菜单，点击Categorier/System Core/SYS，在Mode下面对应的选择，完成之后在右边的芯片就出现对应的标识，如图5所示。

图5 SYS配置选项

（4）配置时钟选项，如图6所示。

（5）配置芯片引脚输入/输出及其他特性（及LED2的连接引脚），如图7所示。

图6 时钟选项

图7 芯片引脚配置

（6）点击Clock Configuration（时钟源配置选项），对时钟源进行配置，如图8所示。

图8 时钟源配置

（7）点击Projiect Manager（工程管理）进行配置，首先在界面选择Project选项，如图9所示。

图9 工程管理配置

其次，点击Code Generator（代码生成器）进一步配置（重点），如图10所示。

图10 代码生成器配置

（8）点击GENERATE CODE创建工程，如图11所示。

图11 代码生成界面

（9）点击Open Projiect（打开工程），就自动的关联打开MDK-ARM V5软件并创建工程保存在文件夹里，如图12所示。

图12 打开工程文件

（10）在MDK-ARM软件里面找到main.c文件中主函数里的while循环语句添加两句语句就可以实现闪烁的LED了，如图13所示。

图13 代码修改界面

注意：所有自己编写的代码请放在/＊ USER CODE BEGIN XXX ＊/ /＊ USER CODE END XXX ＊/ 之间，这样我们修改工程的时候你自己写的代码就不会被删除。

4 总结

本文以STM32单片机控制闪烁的LED实验为例，分别以寄存器、库函数和STM32CubeMX 三种编程开发模式去实现闪烁的LED控制。从编程过程我们发现寄存器和库函数编程中都需要导入很多都文件，特别是IO口的初始化和时钟的配置都是需要花费很多的时间去理解；而使用STM32CubeMX图形化编程，我们只需要简单的图形化配置就可以完成代码的生成及实现。通过多年的教学实验，对三种STM32编程特点进行了总结和对比，如表1所示。

表1 三种编程特点对比表

总之，在实践教学中，我们使用STM32CubeMX图形化编程开发做设计，简单、易懂，学生的接受情况也比较好，相对之前的寄存器和库函数编程教学，取得了良好的效果。使用STM32CubeMX图形化进行配置，及使用HAL库进行开发，这样极大的缩短了新建工程的时间，而且时钟配置和中断配置都更加简单方便，更适合我们高职学生的学习。