第二章：开发环境搭建——让硬件听你指挥

说实话，做嵌入式开发这么多年，我见过太多人一上来就急着写代码，结果连LED都点不亮。嗯，这其实很正常。环境搭建这事儿，看着简单，但坑不少。今天我就带你一步步把STM32的开发环境搭起来，让硬件真正听你指挥。

2.1 硬件平台选择：为什么是STM32？

你可能要问：市面上那么多ARM芯片，为什么偏偏选STM32？

我个人习惯用STM32F103系列，原因有三：

• 文档齐全：ST官方的手册、参考手册、勘误表，写得清清楚楚。我在项目中遇到过一些冷门芯片，手册写得跟天书似的，查个寄存器要翻半天。STM32就不会有这问题。
• 生态成熟：从HAL库到LL库，从Keil到GCC，工具链多得是。你甚至能找到十年前的老帖子，里面还有人在讨论F103的坑。
• 价格亲民：一块F103C8T6的核心板，淘宝上十几块钱。坏了不心疼，随便折腾。

2.2 交叉编译工具链：ARM GCC的安装

交叉编译，说白了就是在你的电脑上编译出ARM芯片能跑的代码。你电脑是x86架构，ARM芯片是ARM架构，编译器得知道怎么把代码翻译成ARM的机器语言。

我推荐用ARM GCC，免费、开源、社区活跃。安装步骤很简单：

1. 去ARM官网下载gcc-arm-none-eabi工具链（Windows/Linux/Mac都有）
2. 解压到某个目录，比如C:\arm-gcc
3. 把bin目录加到系统环境变量里

验证安装是否成功，打开终端输入：

arm-none-eabi-gcc --version

如果看到版本号，恭喜你，环境搭好了。

2.3 Makefile工程配置：从零开始

很多人喜欢用IDE，一键编译。但我建议你从Makefile开始。为什么？因为RTOS内核开发，你需要精确控制编译过程，IDE帮你做了太多“好事”，反而让你看不清底层。

一个最简单的Makefile长这样：

# 工具链前缀
PREFIX = arm-none-eabi-
CC = $(PREFIX)gcc
LD = $(PREFIX)ld
OBJCOPY = $(PREFIX)objcopy

# 编译选项
CFLAGS = -mcpu=cortex-m3 -mthumb -Wall -O0 -g
LDFLAGS = -T stm32f103.ld -nostartfiles

# 源文件
SRCS = main.c startup.c
OBJS = $(SRCS:.c=.o)

# 目标
TARGET = rtos_demo

all: $(TARGET).bin

$(TARGET).elf: $(OBJS)
	$(LD) $(LDFLAGS) -o $@ $^

$(TARGET).bin: $(TARGET).elf
	$(OBJCOPY) -O binary $< $@

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

clean:
	rm -f *.o *.elf *.bin

这里有几个关键点：

• -mcpu=cortex-m3：指定CPU内核，F103是Cortex-M3
• -mthumb：使用Thumb指令集，ARM Cortex-M系列只支持Thumb
• -T stm32f103.ld：链接脚本，告诉链接器内存布局
• -nostartfiles：不使用标准启动文件，我们自己写

2.4 链接脚本：芯片的“地图”

链接脚本告诉编译器：你的代码该放哪儿，数据该放哪儿。对于STM32F103C8T6，Flash是64KB，RAM是20KB。链接脚本长这样：

MEMORY
{
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K
    RAM (rw)   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}

SECTIONS
{
    .text : {
        *(.isr_vector)   /* 中断向量表 */
        *(.text)         /* 代码 */
        *(.rodata)       /* 只读数据 */
    } > FLASH

    .data : {
        *(.data)         /* 初始化数据 */
    } > RAM AT > FLASH

    .bss : {
        *(.bss)          /* 未初始化数据 */
    } > RAM
}

你想想看，如果没有这个脚本，编译器不知道代码该放哪儿，芯片上电后CPU从0x08000000开始执行，结果那里是空的——板子就成砖了。

2.5 点亮LED：验证环境

环境搭好了，总得验证一下。点亮LED是嵌入式界的“Hello World”。

STM32F103C8T6核心板上，PC13引脚通常接了一个LED。我们要做三件事：

1. 使能GPIOC时钟
2. 配置PC13为推挽输出
3. 拉低PC13（注意：有些板子是低电平点亮）

代码很简单：

// main.c
#include "stm32f10x.h"

void delay(volatile uint32_t count) {
    while (count--);
}

int main(void) {
    // 使能GPIOC时钟
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN;

    // 配置PC13为推挽输出，50MHz
    GPIOC->CRH &= ~(GPIO_CRH_CNF13 | GPIO_CRH_MODE13);
    GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE13_0;  // 输出模式，10MHz

    while (1) {
        GPIOC->BSRR = GPIO_BSRR_BR13;  // 拉低，点亮
        delay(1000000);
        GPIOC->BSRR = GPIO_BSRR_BS13;  // 拉高，熄灭
        delay(1000000);
    }
}

编译、烧录、上电。如果LED开始闪烁，恭喜你——环境搭建成功！

2.6 烧录工具：把代码送进芯片

代码编译好了，怎么烧进去？我推荐用ST-Link，便宜又好用。淘宝上十几块钱一个，配合st-flash工具，命令行烧录：

st-flash write rtos_demo.bin 0x08000000

如果你用OpenOCD，也可以：

openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c "program rtos_demo.bin 0x08000000 verify reset exit"

我个人习惯用st-flash，简单直接。OpenOCD功能更强大，但配置起来稍微麻烦点。

2.7 本章小结

嗯，到这里，你的开发环境就搭好了。我们做了这几件事：

• 选了STM32F103C8T6作为硬件平台
• 安装了ARM GCC交叉编译工具链
• 写了Makefile和链接脚本
• 点亮了LED，验证了环境

下一章，我们会开始写RTOS内核的第一行代码——启动文件。别急，慢慢来，环境搭好了，后面的事就顺了。