2、开发环境搭建：Keil MDK / STM32CubeIDE安装、ARM GCC工具链配置、串口调试工具准备
好，咱们正式开始动手了。
做单片机深度学习推理，说白了就是让一颗Cortex-M内核的芯片去跑神经网络。你想想看，这活儿对工具链的要求其实挺高的——既要能编译C/C++，又要能链接浮点库，还得方便调试。我个人习惯把环境分成三块：IDE（集成开发环境）、编译器工具链、以及串口调试工具。这三样配齐了，后面写代码、调bug才能顺风顺水。
2.1 Keil MDK 安装与配置
Keil MDK，老牌工具了。我在项目中用过很多次，尤其是做STM32F4/F7系列的时候。它的编译器效率高，调试器也好用。
2.1.1 下载与安装
去ARM官网或者Keil官网下载MDK-ARM。注意版本——我个人建议用5.38或更新的版本，对Cortex-M7和M33支持更好。安装时一路Next就行，但有个坑：安装路径不要有中文。我曾经因为路径带了个“项目”二字，结果编译死活报错，查了半天才发现是路径编码问题。
2.1.2 Pack包管理
Keil的Pack包是灵魂。打开Pack Installer，搜索你的芯片型号。比如我用STM32F407，就搜“STM32F4xx_DFP”。下载安装后，才能在Device列表里选到具体型号。
嗯，这里要注意：Pack版本不是越新越好。我遇到过某个新版本Pack改了外设寄存器地址映射，导致老项目跑飞。所以，如果项目稳定，就别轻易升级Pack。
2.1.3 工程模板配置
新建工程时，选好芯片后，会弹出一个Manage Run-Time Environment窗口。这里我一般只勾选：
- CMSIS-CORE：必须的，Cortex-M内核抽象层
- Device-Startup：启动文件，芯片上电第一段代码
- Compiler-I/O：如果你要用printf串口输出，这里选“STDERR”和“STDIN”
其他像USB、文件系统之类的，等用到再勾，别一股脑全选上——编译慢，还容易冲突。
2.2 STM32CubeIDE 安装与配置
如果你喜欢开源、免费，或者做HAL库开发，那STM32CubeIDE是首选。它基于Eclipse，集成了CubeMX图形化配置工具。说白了，你点点鼠标就能生成初始化代码，省去手写寄存器配置的麻烦。
2.2.1 下载与安装
去ST官网下载。注意区分Windows版和Linux版。安装时同样注意路径无中文。我第一次用CubeIDE时，直接默认路径装在了C盘，结果后来项目多了，C盘爆红……建议装到D盘或E盘。
2.2.2 首次启动与工作空间
启动时会让你选Workspace（工作空间）。我习惯把每个大项目单独建一个Workspace，比如“STM32_AI_Project”。这样不同项目的配置不会互相干扰。
进入界面后，点“Help -> Install New Software”，可以装一些插件。不过说实话，做嵌入式深度学习，默认的就够了。别装太多花里胡哨的插件，容易卡。
2.2.3 导入CubeMX工程
CubeIDE可以直接打开.ioc文件。双击.ioc文件，会自动启动图形化配置界面。配置好时钟、外设后，点“Generate Code”，代码就生成了。
这里有个小技巧：生成代码时，把“Generate peripheral initialization as a pair of .c/.h files per peripheral”勾上。这样每个外设单独一个文件，后期维护方便。我刚开始做项目时没勾，所有外设初始化挤在一个main.c里，那叫一个乱……
2.3 ARM GCC 工具链配置
Keil和CubeIDE都自带编译器，但有时候我们需要用ARM GCC。为什么？因为GCC是开源的，而且可以精细控制编译优化选项。比如做量化推理时，我经常用GCC的“-O3 -ffast-math”来压榨性能。
2.3.1 下载ARM GCC
去ARM官网下载“GNU Arm Embedded Toolchain”。选最新稳定版就行。我目前用的是10.3-2021.10版本，稳定且对Cortex-M7支持好。
下载后解压到一个目录，比如：C:\arm-gcc-toolchain。然后把这个目录下的bin文件夹路径加到系统环境变量PATH里。
arm-none-eabi-gcc --version。如果显示版本号，说明配置成功。
2.3.2 在Keil中使用GCC
Keil默认用ARMCC（ARM自家的编译器）。但你可以切换成GCC。方法：
- 打开工程选项（Project -> Options for Target）
- 在“Target”标签页，把“ARM Compiler”改成“Use GCC”
- 在“C/C++”标签页，设置GCC的路径和编译选项
不过说实话，我很少在Keil里用GCC。因为Keil的ARMCC对STM32优化更好。GCC更适合在命令行下用，配合Makefile做自动化构建。
2.3.3 在CubeIDE中配置GCC
CubeIDE默认用的是自带的GCC。如果你想换版本，可以在“Window -> Preferences -> C/C++ -> Build -> Settings”里，找到“Global Tools Paths”，把“GCC ARM”路径改成你自己的。
嗯，这里要注意：不同版本的GCC生成的浮点ABI可能不兼容。比如你用GCC 9编译的库，链接时用GCC 10，可能会报“conflicting CPU architectures”错误。所以，整个项目统一用一个版本的GCC。
2.4 串口调试工具准备
做嵌入式开发，串口就是你的眼睛。没有串口，你都不知道程序跑到哪一步了。我习惯用串口打印调试信息，尤其是打印神经网络的中间层输出——看看激活值是不是正常范围。
2.4.1 常用串口工具
| 工具名称 | 特点 | 推荐指数 |
|---|---|---|
| PuTTY | 轻量、稳定，支持SSH和串口 | ⭐⭐⭐⭐ |
| SecureCRT | 功能强大，支持脚本、日志记录 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 串口助手（野火/正点原子） | 国产、免费、界面友好 | ⭐⭐⭐⭐ |
| MobaXterm | 集成串口、SSH、SFTP，功能全面 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
我个人最常用的是MobaXterm。因为它不仅能看串口，还能直接传文件、开SSH隧道。调试时一个窗口搞定所有。
2.4.2 串口参数配置
不管用哪个工具，参数必须和单片机端一致。常见的配置：
- 波特率：115200（常用）或921600（高速调试）
- 数据位：8
- 停止位：1
- 校验位：无
- 流控：无
我曾经犯过一个低级错误：单片机端设的是115200，串口工具设的是9600，结果打印出来全是乱码。查了半小时才发现……所以，先确认波特率一致，这是最基本的。
2.4.3 串口打印重定向
在STM32上，我们通常用printf来打印。但printf默认输出到stdout，需要重定向到串口。方法是在代码里实现fputc函数：
#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE *f) {
// 假设串口1已经初始化
while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE)); // 等待发送缓冲区空
USART1->DR = (uint8_t)ch; // 发送一个字节
return ch;
}
这样，你直接写printf("Hello, AI!\n");，数据就会从串口发出来。
2.5 环境验证：跑一个Hello World
工具都装好了，咱们跑个最简单的程序验证一下。写一个main.c，内容如下：
#include "main.h"
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config(); // 配置系统时钟，比如168MHz
MX_USART1_UART_Init(); // 初始化串口1
printf("STM32 AI Inference Framework Ready!\n");
printf("System Clock: %d MHz\n", HAL_RCC_GetSysClockFreq() / 1000000);
while (1) {
// 空循环，后面会在这里跑神经网络
}
}
编译、下载、打开串口工具。如果看到打印信息，说明环境搭建成功。
嗯，这里要注意：第一次下载时，记得检查BOOT0引脚电平。如果BOOT0拉高，芯片会进入系统存储器模式，你下载的程序不会运行。我刚开始学STM32时就被这个坑过，折腾了一下午。
2.6 小结
环境搭建这一步，说白了就是磨刀。刀磨好了，砍柴才快。Keil和CubeIDE各有优劣，我建议你两个都装——Keil做性能优化，CubeIDE做快速原型。ARM GCC作为备选，当你需要精细控制编译选项时再用。串口工具选一个顺手的，后面调试全靠它。
下一章，咱们开始搭建工程模板，把CMSIS-NN库集成进来。到时候，你就可以在STM32上跑一个真正的神经网络了。