ST-Link 烧录 STM32 教程

一、ST-Link 简介

ST-Link 是由意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款用于 STM32 系列微控制器编程和调试的硬件工具。它不仅支持通过 USB 接口与计算机连接，还能通过 JTAG 或 SWD 接口与 STM32 微控制器进行通信。ST-Link 可以为开发者提供高效的烧录和调试功能，使开发过程更加简便和高效。本文将详细介绍 ST-Link 烧录 STM32 微控制器的操作步骤、使用注意事项和常见问题的解决方法。

二、ST-Link 的硬件组成与功能

ST-Link 硬件通常由一个 USB 接口、一个微控制器（如 STM32F103）以及多个与 STM32 进行通信的引脚组成。ST-Link 提供了多种功能，主要包括以下几个方面：

1. 编程（烧录）功能：可以通过 ST-Link 将程序代码（如 .bin、.hex、.elf 文件等）烧录到 STM32 的闪存中。

2. 调试功能：通过 SWD（Serial Wire Debug）或 JTAG 接口，可以实现对 STM32 的在线调试，查看寄存器、内存、变量等信息，单步执行代码等操作。

3. 复位和引导功能：ST-Link 还可以通过硬件接口复位 STM32 微控制器，启动 STM32 的引导加载程序，用于从特定存储器启动。

4. 调试终端功能：ST-Link 可以通过串口与计算机通信，提供调试信息，帮助开发者诊断程序中的问题。

三、ST-Link 使用环境搭建

在开始烧录 STM32 之前，我们需要准备好必要的硬件和软件环境。

1. 硬件准备

• ST-Link 调试器：ST-Link V2 或 ST-Link V3 调试器。

• STM32 微控制器：如 STM32F103、STM32F407 等系列微控制器。

• 跳线或编程板：ST-Link 与 STM32 的连接线或开发板。

• 计算机：带有 USB 接口的计算机，用于连接 ST-Link。

2. 软件准备

• ST-Link 驱动程序：在电脑中安装 ST-Link 驱动，确保 ST-Link 与电脑能够正常连接。

• STM32CubeIDE：这是 STM32 官方提供的集成开发环境，集成了开发、编译、烧录和调试功能。

• Keil uVision 或 IAR Embedded Workbench：这两款也是常用的开发环境，适用于嵌入式开发。

四、ST-Link 烧录 STM32 的步骤

在完成了硬件和软件的准备之后，我们可以开始使用 ST-Link 烧录 STM32 微控制器。以下是详细的操作步骤：

1. 连接硬件

首先，使用 USB 数据线将 ST-Link 调试器连接到电脑的 USB 接口。然后，使用跳线或编程板将 ST-Link 的调试引脚（SWD、SWCLK、GND、3.3V）与 STM32 微控制器的相应引脚连接。常见的连接方式如下：

• SWDIO：数据引脚，用于传输数据。

• SWCLK：时钟引脚，用于同步数据传输。

• GND：接地引脚，连接 ST-Link 和 STM32 的地线。

• 3.3V：为 STM32 提供工作电压（视微控制器电源要求而定）。

确保连接正确并且牢固。

2. 安装 ST-Link 驱动

在电脑上安装 ST-Link 驱动程序。通常，ST-Link 驱动程序可以在 ST 官方网站或者 STM32CubeIDE 中找到。安装驱动后，可以通过设备管理器检查 ST-Link 是否已经被正确识别。

3. 启动 STM32CubeIDE 或其他开发工具

如果使用 STM32CubeIDE：

1. 打开 STM32CubeIDE，创建或打开一个 STM32 项目。

2. 配置项目设置，包括目标 STM32 微控制器型号、时钟、外设等信息。

3. 编写代码并进行编译。

如果使用 Keil 或 IAR，则需要根据开发环境设置目标 STM32 型号、连接方式等信息，并编写和编译代码。

4. 配置 ST-Link

在 STM32CubeIDE 中，可以通过以下步骤配置 ST-Link：

1. 选择 Run -> Debug Configurations。

2. 在左侧选择 GDB Hardware Debugging。

3. 点击 New Configuration，选择对应的 STM32 微控制器型号和 ST-Link 调试器。

4. 在 Debugger 选项卡中选择 ST-Link 作为调试器，并配置连接方式（一般选择 SWD）。

5. 配置好后点击 Apply，然后点击 Debug。

在 Keil 或 IAR 中，配置方式类似，需要选择 ST-Link 调试器，并设置连接参数。

5. 烧录程序

当配置完成后，可以进行程序的烧录。在 STM32CubeIDE 中，选择 Run -> Program 或 Download，开始将编译好的程序（通常是 .bin 或 .elf 文件）烧录到 STM32 的闪存中。烧录过程会自动完成，并提示成功。

如果使用其他工具，如 Keil 或 IAR，也可以选择 Download 或 Program 按钮，将程序下载到 STM32 微控制器中。

6. 启动程序

烧录完成后，STM32 微控制器会自动启动烧录的程序。如果需要调试或单步执行，可以继续在 STM32CubeIDE 或其他开发工具中进行调试操作。

五、ST-Link 调试功能

除了烧录程序，ST-Link 还提供强大的调试功能。通过 SWD 或 JTAG 接口，开发者可以实时监控 STM32 的内部状态，进行逐步调试。常见的调试功能包括：

1. 单步执行：通过调试工具，可以逐行执行代码，检查程序运行过程中的数据变化。

2. 断点设置：可以在代码中设置断点，程序运行到断点处时会自动暂停，方便调试。

3. 寄存器查看：可以查看 STM32 的寄存器值，帮助分析程序的执行情况。

4. 内存查看：可以查看 STM32 的内存，检查变量、堆栈等数据。

5. 变量监视：调试过程中，可以实时监控特定变量的值变化，帮助定位问题。

六、常见问题与解决方案

1. ST-Link 无法识别 STM32：
   可能是连接线松动、驱动未安装或 ST-Link 硬件故障。检查连接线、重新安装驱动，并确保 STM32 开发板没有故障。

2. 烧录失败：
   如果烧录过程中出现错误，可能是由于 STM32 的闪存保护、程序文件损坏或电源不稳定。检查 STM32 的保护设置，确保程序文件完整，并使用稳定的电源。

3. 调试无法启动：
   如果调试无法启动，可能是由于调试接口未正确连接、ST-Link 配置错误或程序未正确烧录。检查硬件连接，确认调试配置正确，并重新烧录程序。

4. 编译错误：
   如果代码编译出现错误，可能是由于开发环境配置问题、代码错误或库文件丢失。检查开发环境设置，确保所有依赖的库和文件都正确配置。

七、总结

ST-Link 是 STM32 开发过程中必不可少的工具，能够帮助开发者高效地烧录程序并进行调试。通过本教程的学习，相信读者已经掌握了如何使用 ST-Link 烧录 STM32 微控制器，并理解了 ST-Link 的调试功能和常见问题的解决方法。通过不断的实践，开发者能够更加熟练地使用 ST-Link 工具，提高 STM32 开发的效率。