1，概覽

STM32CubeMX是STM32Cube工具家族中的一員，從MCU/MPU選型，引腳配置，系統(tǒng)時鐘以及外設時鐘設置，到外設參數(shù)配置，中間件參數(shù)配置，它給STM32開發(fā)者們提供了一種簡單，方便，并且直觀的方式來完成這些工作。所有的配置完成后，它還可以根據(jù)所選的IDE生成對應的工程和初始化C代碼。除此以外，STM32CubeMX還提供了功耗計算工具，可作為產(chǎn)品設計中功耗評估的參考。

2，特性

• 內(nèi)嵌ST MCU Finder，直觀的STM32 MCU&MPU選型，Board選型，例程選型和交叉對比選型
• 豐富易用的圖形化接口滿足多種配置，并生成相應C代碼：
• 引腳配置，自動沖突處理
• Arm Cortex-M內(nèi)核、外設的參數(shù)配置及動態(tài)驗證
• 中間件模塊管理及配置
• 時鐘樹參數(shù)配置及動態(tài)驗證
• 電源功耗評估
• Arm Cortex-M內(nèi)核MCU初始化C工程的自動生成，適用于IAR Embedded Workbench, MDK-ARM和 STM32CubeIDE (GCC 編譯器) ，STM32CubeMX工程包含生成的初始化C代碼，STM32驅(qū)動、依據(jù)配置的中間件和其他相關文檔
• 下載或升級STM32Cube嵌入式軟件資源（STM32Cube Packages、STM32Cue Expansion Packages）
• Arm Cortex-A內(nèi)核STM32微處理器部分Linux設備樹的自動生成，DDR配置
• 通過打開已保存配置的工程切換MCU平臺，易于MCU平臺間移植
• 導出配置報告
• 集成STM32Cube Packages在項目中，
• CAD資源下載（原理圖符號、PCB封裝和3D模型）
• 針對STM32U5系列優(yōu)化功耗的LPBAM配置
• TrustZone友好支持
• 中間件的參數(shù)配置USB、LwIP、FatFS、FreeRTOS、Mbed TLS等
• 針對所有系列可進行Thread-Safe設置；
• 基于STM32PackCreator可以開發(fā)更豐富的STM32Cube擴展包
• 獨立軟件運行于Windows, Linux , macOS操作系統(tǒng)，和64-bit Java 運行環(huán)境

3，從選擇器開始新工程

如何開始一個新的STM32CubeMX工程？STM32CubeMX提供了四種方式，如下圖。

??從選擇MCU/MPU型號開始

在“MCU/MPU Selector”標簽頁下，可以按照Flash/RAM大小，外設，封裝，價格等條件來篩選符合應用需求的產(chǎn)品型號。對于人工智能的應用，可以使能AI篩選項后，選擇要使用的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，拓撲結(jié)構和壓縮比，STM32CubeMX會計算大致需要的FLASH和RAM大小，同時在右側(cè)的列表欄中列出滿足要求的MCU型號。從STM32CubeMX5.5版本開始，“MCU/MPU Selector”標簽頁中，不再包含圖形應用MCU選型工具，中間件中也不再包含“Graphics”項。TouchGFX Generator以X-CUBE-TOUCHGFX插件的形式集成到STM32CubeMX中，可以根據(jù)最新的STM32Cube固件庫以及用戶所選的圖形設置和開發(fā)環(huán)境生成自定義的項目。
?從選擇MCU開發(fā)板開始

在“Board Selector”標簽頁下，可以按照開發(fā)板類型，板載MCU/MPU的系列，MCU/MPU支持的外設和Flash/RAM大小選擇某個開發(fā)板，新建一個基于該開發(fā)板的STM32CubeMX工程。STM32CubeMX將自動根據(jù)該開發(fā)板默認硬件配置，初始化對應的外設。比如，Nucleo-H743ZI板上默認用到了以太網(wǎng)接口，那么選擇Nucleo-H743ZI板后新建的STM32CubeMX工程默認就已經(jīng)配置好了以太網(wǎng)外設。
?從選擇例程開始

在“Example Selector”標簽頁下，可以通過各個過濾項，來選擇一個運行在某個具體開發(fā)板上的例程來創(chuàng)建一個工程。比如，選擇運行在Nucleo-H743ZI板上的GPIO-EXTI例程后，STM32CubeMX可以自動幫你生成IAR，KEIL或者SW4STM32工程，直接編譯就可以運行。從6.0.0版本開始提供該功能。
?從MCU交叉選擇器開始

在“Cross Selector”標簽頁下，可以幫助開發(fā)者找到能夠替換當前使用的MCU/MPU的STM32產(chǎn)品。并且可以選擇多個型號進行比較。

4，例程選擇器

以選擇一個例程的方式來新建STM32CubeMX工程，是CubeMX V6.0.0推出的新功能，下面我們就來了解一下這個新功能。該功能將STM32Cube庫里的例程，集成進了STM32CubeMX，用戶可以在“Example Selector”標簽頁，通過左邊一欄的過濾項，選擇一個可以運行在指定開發(fā)板的例程，STM32CubeMX就可以幫我們創(chuàng)建該例程對應的IDE工程。對于部分例程還會創(chuàng)建對應的CubeMX工程（.ioc），用戶可以基于STM32CubeMX工程進一步修改或者增加其他外設的配置。

下圖是“Example Selector”標簽頁的界面，左邊的過濾項欄，包括兩大部分：第一部分是開發(fā)板相關的過濾項，有開發(fā)板類型和MCU系列的選擇；第二部分是工程相關的過濾項，有IED的選擇，工程類型選擇（外設例程，應用例程和開發(fā)板的Demo。這三個類型分別對應STM32Cube庫中Project下的Example，Applications和Demonstrations目錄下的例程），以及中間件和外設驅(qū)動庫的選擇等。

右下方是滿足當前設定條件的所有例程的列表，當選中某個例程后，在右上方就會顯示對該例程的描述，需要的STM32Cube庫版本，以及對應開發(fā)板的文檔鏈接。點擊例程列表第一列的五角星圖標，還可以將該例程加入收藏，方便下次調(diào)出。

下面，我們將舉例說明如何創(chuàng)建一個運行在Nucleo-H743ZI開發(fā)板上的GPIO_EXTI例程。

進入“Example-Selector”后，首先通過設定過濾項來縮小選擇范圍。我們通過關鍵字指定要搜索的是GPIO例程，并指定開發(fā)板類型為Nucleo-144，板載MCU為STM32H743ZI。然后在右側(cè)的列表中就可以看到只有兩個滿足條件的例程，其中有一個GPIO_EXTI例程。

選中該例程，再點擊上方的“Start Project”。

在STM32CubeMX創(chuàng)建工程的過程中，會跳出一個對話框，在該對話框里可以設置創(chuàng)建工程時需要使用的Cube庫的源文件位置（一般使用Cube庫默認安裝的位置）和目標工程的路徑，這里我們都使用它的默認設置，然后點擊“OK”。

工程創(chuàng)建成功后，會跳出工程創(chuàng)建成功的對話框，并且在該對話框的下拉列表中顯示：已經(jīng)創(chuàng)建好IAR，KEIL和SW4STM32三個IDE工程（下拉菜單中的“explorer”指僅打開所創(chuàng)建的工程目錄）。可以任選一個打開，我們選擇IAR（EWARM）工程，點擊OK，就會自動打開對應的IAR工程了。

對于一些較新的產(chǎn)品系列，CubeMX在創(chuàng)建所選擇的例程時，還會創(chuàng)建STM32CubeIDE的工程，以及STM32CubeMX工程。可以直接打開創(chuàng)建好的STM32CubeMX工程，在其之上修改或添加其他功能。

是否支持同時創(chuàng)建STM32CubeMX工程，可以通過例程說明中的STM32CubeMX版本一項看出，如果標有具體的STM32CubeMX版本，則說明最后會生成STM32CubeMX工程，否則就不會生成STM32CubeMX工程。

5，CAD資源視圖

SM32CubeMX CADT資源視圖可幫助用戶快速訪問和下載1個或多個設計工具的Symbol原理圖符號，PCB封裝和3D模型。這個功能需要STM32CubeMX保持網(wǎng)絡連接。

可以通過Help>Updater settings打開STM32CubeMX 更新設置窗口進行網(wǎng)絡配置和檢查連接。

CAD資源可以通過MCU選擇器窗口或者STM32CubeMX Project頁面進入。

• 通過MCU選擇器窗口訪問

1.從STM32CubeMX homepage打開MCU選擇器

2.選擇一個MCU型號（市場狀態(tài)不能為“Coming soon”）

3.選擇CAD Resources選項卡查看CAD資源

4.使用滾動條拉低頁面，查看不同的資源視圖（Symbol原理圖符號，PCB封裝和3D模型）

5.選擇設計工具類型

6.選擇CAD格式

7.同意條款

8.點擊下載

9.選擇下載路徑

• 通過STM32CubeMX Project視圖訪問
  

1.打開一個STM32CubeMX工程2.從Tools面板打開CAD選項卡進行訪問

Symbol視圖反映了STM32CubeMX工程的引腳配置、可選功能及標注命名。下載后的CAD資源將和這些信息一致。

在STM32CubeMX的Pinout 中如果更改了管腳的名稱，在對應的Symbol中也會對應修改，需要在最后下載之前點擊refresh symbol previews更新一下， 再下載的內(nèi)容就是修改之后的了。

6，引腳配置

通過前面所說的幾種方式，創(chuàng)建一個新的STM32CubeMX工程后，就會打開下圖中的這個配置窗口。配置窗口有四個標簽頁分別是：“pinout&Configuration”，“Clock Configuration”，“Project Manager”，“Tools“。

在” pinout&Configuration“標簽下，可以使能需要的外設，并進行配置；“Clock Configuration”頁提供了圖形化的時鐘配置工具；在” Project Manager“頁可以對要生成的工程進行配置；”Tools “標簽頁提供了功耗評估工具，可以根據(jù)添加的運行模式及持續(xù)時間，計算出系統(tǒng)的平均功耗以及電池的壽命。此為理論計算值，可作為產(chǎn)品設計的參考。下面我們就來逐個了解其功能。

我們先來看一下“Pinout&Configuration”標簽頁，在該標簽頁的左邊一欄，所有的外設被分成：系統(tǒng)內(nèi)核，模擬，定時器，通信，多媒體，安全和計算幾個組進行顯示。比如，點開通信（connectivity）這個組，就可以串口，I2C這些外設。

freeRTOS, FATFS等協(xié)議棧在Middleware分組下。右邊默認顯示的一個MCU的引腳分配圖，在左邊欄使能了某個外設后，STM32CubeMx便會自動為這些外設分配管腳，并該圖對應的引腳標記為綠色。也可以直接在這個引腳分配圖中點擊要配置的管腳，在下拉列表中手動為管腳選擇功能。

7，時鐘樹初始化

在“Clock Configuration”標簽頁面，我們看到的是整個MCU的時鐘樹結(jié)構，包括系統(tǒng)的時鐘源有哪些，時鐘路徑，分頻和倍頻過程等。

在這里，我們可以配置系統(tǒng)工作時鐘和各個外設的時鐘。如果使用PLLCLK作為系統(tǒng)時鐘源，設置好HCLK總線時鐘頻率后，STM32CubeMX會自動計算分頻因子。時鐘配置異常時，還會有錯誤提示。

8，外設配置

在“Pinout&Configuration”標簽頁選中某個外設后，右側(cè)就會出現(xiàn)對應的配置界面，可以對外設的運行參數(shù)，DMA和中斷進行配置。比如圖中的USART3，首先選擇工作模式為異步（Asynchronous）模式，然后在下方的參數(shù)配置欄中，對波特率，數(shù)據(jù)長度，奇偶校驗，停止位以及其他一些高級參數(shù)進行設置。

在”NVIC Setting”, “DMA Setting”標簽頁下，還可以設置中斷和使能DMA?！癎PIO Setting”標簽頁下可以看到當前分配給該外設的引腳以及配置情況。

左側(cè)外設列表中，通過不同的顏色和圖標提示當前外設的配置情況：綠色的對勾表示當前外設的所有參數(shù)已經(jīng)配置完成，紫色的交叉圖標，表示配置尚未完成。橘黃色的感嘆號圖標，表示由于引腳沖突等原因，當前外設至少有一個模式不可用。而紫色的禁止圖標，表示當前外設的所有模式都不可用。

9，中間件配置

在“Pinout&Configuration”標簽頁的“Middleware”中，用戶可以選擇需要使用的中間件并進行配置，比如FreeRTOS，以太網(wǎng)協(xié)議棧Lwip，USB協(xié)議棧，文件系統(tǒng)等。

有可能你會看到某些中間件處于不可選狀態(tài)，這是因為這些中間件的使用和一些硬件外設相關，需要先使能這些外設。將鼠標移到想使能的中間件名稱上面，稍等幾秒，就會出現(xiàn)一個灰色的文字框，其中就包含了需要使能哪些外設的提示。

10，LPBAM配置

在新的STM32CubeMX中，STM32U575/585產(chǎn)品線的工程下用戶可以選擇性的使用LPBAM Scenario&Configuration 界面創(chuàng)建LPBAM應用。通過這個界面用戶可以：

• 添加或移除LPBAM應用
• 針對任意一個LPBAM應用，創(chuàng)建序列
• 針對任意一個序列，使用在Smart Run Domain下外設LPBAM 固件API創(chuàng)建功能節(jié)點
• 針對任意一個LPBAM應用，對Smart Run Domain下外設進行引腳、時鐘樹、HAL相關的配置

11，F(xiàn)reeRTOS配置

通過STM32CubeMX FreeRTOS配置窗口，用戶可以配置一個實時操作系統(tǒng)應用所需要的所有資源并預留對應的堆棧資源。使用CMSIS-RTOS API函數(shù)定義和生成FreeRTOS相關部件。配置流程如下：

a.在Pinout&Configuration選項卡下，點擊FreeRTOS打開Mode 和Configuration頁面

b.在Mode面板內(nèi)使能 FreeRTOS

c.在Configuration面板內(nèi)配置FreeRTOS的原生參數(shù)等，比如任務，定時器，隊列和信號量。在Config選項卡下配置內(nèi)核和軟件參數(shù)。在Include parameters選項卡下，選擇應用需要的API函數(shù)，通過該方法可以優(yōu)化代碼大小。Config選項卡和Include parameters選項卡下的參數(shù)都是FreeRTOSConfig.h文件的一部分。

d.點擊其他選項卡分別對FreeRTOS的任務，隊列，定時器，信號量，堆棧等進行配置。

?12，Thread-Safe配置

無論是前后臺或者是基于RTOS的系統(tǒng)都可能在調(diào)用C庫函數(shù)時存在線程安全Thread-Safe問題，例如下圖對malloc()函數(shù)的調(diào)用。該類問題出現(xiàn)時，公用資源例如RAM數(shù)據(jù)出現(xiàn)沖突而應用程序仍能在一段正常運行后才出現(xiàn)問題。對工程師而言，難以調(diào)試，也難以查找到根本原因。STM32CubeMX針對EWARM, MDK-ARM和STM32CubeIDE工具鏈提供了對應的Thread-Safe解決策略，可以直接配置完成。

在Project Manager Settings tab選項卡下，Thread-safe Settings區(qū)域可以進行配置，如下圖所示。適用于所有STM32 MCU，支持的IDE是EWARM，MDK-ARM和STM32CubeIDE，選中其他IDE時，則該區(qū)域灰色顯示，不可配置。

13，代碼生成

所有的參數(shù)配置完成后，就可以讓STM32CubeMX來生成初始化的工程了。

在”Project Manager”標簽頁下，有三大類配置，分別在三個子標簽頁下。在“Project”頁下，可以設定項目名稱，項目位置，選擇工具鏈和固件版本等；在“Code Generator”頁下，可以設置生成代碼的相關選項，比如是否拷貝相關的庫文件，重新生成代碼時，如何處理之前生成的文件等；

在“Advanced Settings”頁面下，可以對要生成的初始化代碼做進一步的設置，比如使用HAL還是LL驅(qū)動，生成的初始化代碼是否是靜態(tài)函數(shù)，是否在主函數(shù)里調(diào)用等。

所有的參數(shù)都設置好后，點擊“GENERATE CODE”，STM32CubeMX就開始創(chuàng)建工程了。

下面我們來看一下在“Project Manager”標簽頁下需要注意的一些配置項。

1. 選擇不同的項目結(jié)構

“Project”頁的“Application structure”項可以設置兩種不同的項目工程文件結(jié)構。

“Basic”結(jié)構：適合沒有使用中間件或者只使用了一種中間件的項目。用戶代碼分為Src和Inc兩個文件夾，和IDE文件夾位于同一層，這種結(jié)構跟Cube庫中的例程的文件結(jié)構類似。

“Advanced”結(jié)構的構成如下圖中所示，用戶應用邏輯代碼放在Core文件夾下，每個中間件的適配文件各自放在獨立的文件夾內(nèi)（比如圖中的USB_HOST），并分為和硬件平臺相關的Target部分以及和應用相關的App部分，這種結(jié)構適合使用了多個中間件的項目，使得項目的集成更加容易。

2. 選擇不同的Cube庫版本

STM32CubeMX生成工程的時候，默認會使用當前最新的Cube庫。如果想使用不同的Cube庫版本，可以取消勾選“Use Default Firmware Location”，然后，點擊Browse，在本地電腦中選擇另一個版本的Cube庫。

3. 設置代碼相關選項

下圖是“Code Generator”標簽頁的默認設置。

STM32CubeMX默認會將Cube庫中HAL文件夾的所有文件，和使用到的中間件文件都拷貝到用戶項目中。如果不想拷貝這么多文件，可以選擇“Copy only the necessary library files”，讓STM32CubeMX僅拷貝必須的文件，比如用戶代碼只用到了SPI，就只拷貝HAL文件夾中的SPI驅(qū)動文件。甚至可以選擇“Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file”，不拷貝任何文件，僅建立和Cube庫中文件的鏈接。

在STM32CubeMX生成的工程中，添加用戶自己的代碼，必須將代碼放在由/*USER CODE BEGIN */和/* USER CODE END */標識的用戶代碼區(qū)，這樣當再次通過STM32CubeMX生成代碼的時候，用戶添加的代碼才不會被清除，并且一定要保證“Keep User Code when re-generating”項處于勾選狀態(tài)。

通過“Generate peripheral initialization as a pair of .c/.h files per peripheral”可以選擇是否將所有外設初始化的代碼放在一個文件，還是分開放在獨立的.c/.h文件。

當修改配置后重新生成工程時，默認會刪除不再需要的文件，也可以通過取消勾選“Delete previously generated files when not re-generated”，在下次重新生成工程時，保留這些文件。

為了優(yōu)化系統(tǒng)的功耗，我們一般建議將MCU未使用的GPIO口初始化為模擬輸入，在STM32CubeMX中，可以通過勾選“Set all free pins as analog to optimize power consumption ”，讓其自動生成這部分代碼。

4. 高級設置

STM32Cube庫里提供有HAL和LL兩類底層驅(qū)動接口，HAL驅(qū)動的移植性更好，但代碼量大，而LL驅(qū)動提供高度優(yōu)化，寄存器層面的訪問，代碼量小，效率高。使用LL驅(qū)動接口需要密切結(jié)合用戶參考手冊，與底層硬件結(jié)合度高，移植工作量也會增加。這兩類驅(qū)動接口，可以在“Advanced Settings”標簽頁下進行選擇。

在該標簽頁下，還列出了STM32CubeMX將會生成的初始化函數(shù)，可以在這里設置是否將該函數(shù)定義為靜態(tài)函數(shù)，是否在main函數(shù)中調(diào)用該初始化函數(shù)。

在最右邊一列中，還可以設置是否使用某個外設的callback函數(shù)，如果設置為enable，則stm32xxxx_hal_conf.h 文件中對應的宏定義為1。

14，功耗計算

STM32CubeMX還有一個有用的功能：功耗評估。在”Tools-PCC“標簽頁下，功耗評估工具頁面中：選擇電池的容量，添加運行模式及持續(xù)時間，CubeMX將會計算出系統(tǒng)的平均功耗以及電池的壽命。此為理論計算值，可作為產(chǎn)品設計的參考。