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STM32H743-结合CubeMX新建HAL库MDK工程

news 2025/9/23 10:29:27

实验平台

硬件：银杏科技GT7000双核心开发板-ARM-STM32H743XIH6，银杏科技iToolXE仿真器
软件：最新版本STM32CubeH7固件库，STM32CubeMX v6.10.0，开发板环境MDK v5.35

前言

在前面配置开发环境章节，我们介绍了MDK的安装与使用，本章我们来介绍HAL库MDK工程的建立。传统的建立工程需要我们根据自己的板子硬件情况，修改许多文件配置，比如GPIO配置、CPU时钟配置、中断配置等等，修改起来不仅繁琐还容易出错。对此ST公司推出STM32CubeMX作为STM32系列微控制器的官方图形化配置工具，其核心优势在于通过直观界面简化硬件配置和代码生成流程，适合不同开发场景的需求。
本章我们将结合STM32CubeMX进行HAL库的MDK工程创建。

STM32CubeMX

‌STM32CubeMX‌ 是 ‌STMicroelectronics（意法半导体）‌ 官方推出的 ‌免费图形化配置工具‌，用于 ‌STM32 微控制器（MCU）‌ 的初始化代码生成和硬件配置。它通过 ‌可视化界面‌ 简化了外设设置、时钟树配置、引脚分配等流程，并支持 ‌HAL（硬件抽象层）‌ 和 ‌LL（底层）‌ 库的代码生成，大幅提高开发效率。
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STM32CubeMX功能

芯片选型与项目创建

支持 ‌全系列 STM32 MCU‌（如 STM32F0/F1/F4/F7/H7/G0/G4 等）。
提供 ‌图形化界面‌ 选择芯片型号，并创建新工程。

引脚分配与外设配置

可视化引脚映射‌（Pinout View）：
- 可直观查看引脚功能（GPIO、UART、I2C、SPI、ADC 等）。
- 自动检测引脚冲突（如复用功能冲突）。
外设配置‌（Peripherals）：
- 配置 ‌UART、I2C、SPI、CAN、USB、DMA、ADC、TIM（PWM）‌ 等外设参数。

时钟树配置（Clock Configuration）

可视化调整 ‌HSE（外部晶振）、HSI（内部时钟）、PLL（锁相环）‌ 等时钟源。
自动计算 ‌SYSCLK（系统时钟）、APB1/APB2（外设时钟）‌ 等频率，避免超频或配置错误。

中间件集成（Middleware）

支持 ‌FreeRTOS、FatFS（文件系统）、USB Host/Device、LWIP（网络协议栈）‌ 等中间件。
可配置 ‌RTOS（实时操作系统）‌ 任务、堆栈等参数。

代码生成

自动生成 ‌基于 HAL/LL 库的初始化代码‌（C 语言）。
支持 ‌Keil MDK、IAR Embedded Workbench、STM32CubeIDE（GCC）‌ 等开发环境。
提供 ‌.ioc 工程文件‌，方便后续修改配置。

‌STM32CubeMX 是 ‌STM32 开发的强大工具‌，特别适合 ‌快速配置硬件、减少底层代码编写‌，使开发者更专注于应用层逻辑。当然，自动生成的驱动代码也需要我们阅读理解，否则出现BUG后很难定位到问题所在。

STM32CubeMX安装

参考文章安装STM32CubeMX中的对应章节。

STM32CubeMX新建工程

安装完STM32CubeMX之后，我们打开软件。如下图所示：

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在之前环境搭建章节我们已经介绍STM32Cube固件包这里不在赘述，我们来看如何新建工程。

新建工程

一般STM32CubeMX工程配置如下几步：

工程建立
确认时钟源
配置系统时钟（时钟树）
GPIO功能引脚配置
Cortex-M7内核基本配置（限定项）
配置工程属性
用户程序(MDK)

工程建立

方式1：点击“File”，“New Project”即可建新工程。如果之前已经建立过工程，左侧会有打开过的的工程列表，直接点击这些工程也可以打开。
方式2：直接点击ACCESS TO MCU SELECTOR
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新建工程后，第一次打开会联网下载一些文件，过程较长可以点击取消。

之后我们进入芯片型号选择界面：

根据我们实际使用的型号进行芯片选择：

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选择芯片型号后进入设计主界面：

确认时钟源

先确认RCC时钟源如下图所示：
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设置时钟源HSE，选择了Crystal/Ceramic Resonator，表示外部晶振作为它们的时钟源。我们的开发板配置了25M 有源晶振和 32.768K 无源晶振。
上面截图中Master Clock Output 1和Master Clock Output 2是用来选择是否使能MCO1/MCO2引脚时钟输出，选项Audio Clock Input（I2S_CKIN）用来选择是否从I2S_CKIN(PC9)输入I2S时钟。
注：Master Clock Output 2和选项Audio Clock Input（I2S_CKIN）都是使用的PC9引脚，所以如果我们使能了其中一个，那么另一个选项会自动显示为红色，也就是不允许配置，这就是STM32CubeMX的自动冲突检测功能。如下图所示：
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配置系统时钟（时钟树）

‌Clock Configuration‌ 是用于配置 STM32 微控制器 ‌时钟源、PLL（锁相环）、系统时钟（SYSCLK）及各总线时钟（APB1/APB2）‌ 的重要功能模块。正确的时钟配置直接影响芯片性能、外设工作频率及功耗。
‌选择Clock Configuration选项卡即可进入时钟系统配置栏，如下图所示：
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STM32 的时钟源主要分为 ‌内部时钟‌ 和 ‌外部时钟‌ 两类：

‌时钟源‌	‌名称‌	‌特点‌	‌典型应用‌
‌HSI‌	High-Speed Internal	内部 RC 振荡器（8MHz/16MHz），精度较低	默认时钟，低功耗模式
‌HSE‌	High-Speed External	外部晶振（4-48MHz），精度高	主时钟源，USB/CAN 等需精确时钟
‌LSI‌	Low-Speed Internal	内部 RC 振荡器（32kHz）	独立看门狗（IWDG）、RTC 备用时钟
‌LSE‌	Low-Speed External	外部晶振（32.768kHz）	RTC（实时时钟）

我们以HSE为时钟源，配置PLL1参数，系统时钟选择PLLCLK为时钟源，系统时钟频率为480MHZ为例。
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配置主时钟源：根据实际硬件选择25MHz晶振。
选择时钟源：我们选择HSE，作为 PLL 输入。
PLLM（分频）‌：降低输入频率，设置为5。
‌PLLN（倍频）‌：核心倍频，设置为192。
PLLP（分频）‌：生成 SYSCLK，设置为2。
SYSCLK 来源‌：可选择 HSI、HSE 或 PLL，我们选 PLL 以获得最高性能
经过上面配置以后此时SYSCLK=480Mhz。

通过上面7步，我们获得480MHz系统时钟，我们继续配置AHB、APB1、APB2、APB3、APB4和Systick的分频系数，就可以实现sys.c文件中的sys_stm32_clock_init函数配置的部分时钟系统。
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‌AHB（HCLK）‌是由SYSCLK经过AHB预分频器之后的来，修改他的频率只需要修改标号8位置即可最大240MHz。标号9~12也一样，他们依次配置APB3、APB1、APB2和APB4分频系数。systick固定为480MHz，配置完成之后，那么HCLK=240MHZ，Systic=480MHz，PCLK1=120MHz，PCLK2=120MHz，PCLK3=120Mhz，PCLK4=120MHz，这和我们使用sys_stm32_clock_init函数配置的时钟是一样的。注：配置过程动态自检，检查红色警告‌（CubeMX 会提示非法配置）。

GPIO引脚配置

我们回到Pinout & Configuration来配置GPIO端口，GT7000开发板上的PG3引脚连接一个红色LED灯，我们通过搜索栏输入PG3找到对应的引脚位置如下图所示：
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我们点击引脚图中闪烁的PG3，在下拉菜单中选中GPIO_Output如下图所示：

配置过的PG3由灰色转变为绿色如下图所示，如果我们还要配置外部中断或其他复用功能，可以通过GPIO选项栏中进行配置如下图所示：
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我们点击上图中的2号标注，可以进行详细参数配置如下图所示：
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GPIO output level是IO的初始值，为了控制红灯的初始状态，我们设置初始值输出高电平为熄灭状态。
GPIO mode默认是推挽输出，不需要更改。
GPIO Pull-up/Pull-down默认是不上下拉。
Maximum output speed输出速度配置，默认是低速，我们设置为高速（可以不改）。
User Label用户符号，我们可以给PG3起一个别的名字。

Cortex-M7内核基本配置

STM32CubeMX 为 ‌Cortex-M7 内核‌（如 STM32F7/H7 系列）提供了专门的配置选项，涵盖 ‌内核特性、缓存、电源管理、浮点运算‌ 等关键功能。本章我们暂时只介绍缓存配置如下表所示：

‌时钟源‌	‌名称‌	‌特点‌	‌典型应用‌
缓存选项‌	‌功能‌	‌推荐场景‌	默认时钟，低功耗模式
‌I-Cache‌	加速指令读取，减少闪存访问延迟	所有应用（默认启用）	主时钟源，USB/CAN 等需精确时钟
‌D-Cache‌	加速数据访问，需配合 MPU 管理内存区域	大数据处理、高实时性应用	独立看门狗（IWDG）、RTC 备用时钟
‌Cache Maintenance‌	手动维护缓存一致性（如 DMA 传输前后调用 SCB_CleanInvalidateDCache）	DMA 多核共享内存时需启用	RTC（实时时钟）

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STM32CubeMX 的 Cortex-M7 配置选项覆盖了 ‌高性能、实时性、安全性‌ 关键需求：

缓存与 MPU‌：提升速度并防止内存错误。
FPU‌：加速数学运算。
多核通信‌（H7 专属）：简化双核开发。

建议结合 ‌芯片参考手册（RM）‌ 和 ‌CubeMX 自动校验功能‌ 进行优化配置。

配置工程属性

我们点击Project Manager-> Project选项，来对我们的工程进行配置，其中各个选项含义我们来介绍下
Project Name：工程名称，填入工程名称（半角，不能有中文字符）
Project Location：工程保存路径，点击Browse选择保存的位置（半角，不能有中文字符）
Toolchain Folder Location:工具链文件夹位置，默认即可。
Application Structure：应用的结构，选择Basic（基础），不勾选Do not generate the main(),因为我们要其生成main函数。
Toolchain/IDE:工具链/集成开发环境，我们使用Keil，因此选择MDK-ARM，Min Version选择V5.27（最新）。
Linker Settings 链接器设置：
Minimum Heap Size 最小堆大小，默认（大工程需按需调整）。
Minimum Stack Size 最小栈大小，默认（大工程需按需调整）。
MCU and Firmware Package是 MCU及固件包设置：
MCU Reference：目标MCU系列名称。
Firmware Package Name and Version ：固件包名称及版本。
勾选Use Default Firmware Location，文本框里面的路径就是固件包的存储地址，我们使用默认地址即可。
最后配置如下图所示：
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我们在Project Manager-> Gode Generator选项进行代码生成配置：
Copy all used libraries into the project folder
将 HAL 库的所有.C 和.H 都复制到所建工程中
优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用 STM32CubeMX 的时候便会很方便
缺点：体积大，编译时间很长
Copy only the necessary library files
只复制所需要的.C 和.H（推荐）
优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
缺点：新增外设时需要重新用 STM32CubeMX 导入
Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file
不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C 和.H
优点：体积小，比较节约硬盘空间
缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
自行选择方式即可
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至此工程最基础配置就已经完成，点击蓝色按钮(SENERATE CODE)就可以生成工程。

在弹出来的窗口中点击Open Project就打开MDK工程。在这里插入图片描述
STM32CubeMX生成的工程目录结构如下图所示：

Drivers文件夹存放的是HAL库文件和CMSIS相关文件。
Inc文件夹存放的是工程必须的部分头文件。
MDK-ARM下面存放的是MDK工程文件。
Src文件夹下面存放的是工程必须的部分源文件。
Template.ioc是STM32CubeMX工程文件，双击该文件就会在STM32CubeMX中打开。

用户程序(MDK)

我们先找到上一节，Open Project打开MDK工程，编译下看看是否有报错，然后我们打开main函数，如下：

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MPU Configuration--------------------------------------------------------*/MPU_Config();
/* Enable the CPU Cache *//* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableICache();/* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableDCache();/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

注意，STM32CubeMX生成的main.c文件中，有很多地方有“/* USER CODE BEGIN X /”和“/ USER CODE END X */”格式的注释，我们在这些注释的BEGIN和END之间编写代码，那么重新生成工程之后，这些代码会保留而不会被覆盖。
我们编写一个LED灯闪烁的用户程序，程序具体如下：

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MPU Configuration--------------------------------------------------------*/MPU_Config();
/* Enable the CPU Cache *//* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableICache();/* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableDCache();/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();/* USER CODE BEGIN 2 *//* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE */HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);    	/* PG3置1 */  HAL_Delay(500);HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET); 	/* PG3置0 *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}