簡介

眾所周知，單片機MCU的開發通常是使用keil來進行的，但是keil作為一款有幾十年歷史的IDE，bug層出不窮，界面也越來越丑，加上使用盜版jlink，導致keil各種崩潰卡死，

故越來越多的單片機IDE也如雨后春筍般冒出，例如 st官方出版的st studio、rt-thread出版的rt-studio，至于好不好用、能不能滿足作業需要，則仁者見仁智者見智了，反正我本人是不喜歡這些IDE的，

本文介紹的使用vscode （visual studio code）來進行單片機MCU的開發， vscode是目前在互聯網軟體行業中，最火最流行的編輯器之一，其特點有：

輕量、解耦：
· 本身只有編輯器的功能，安裝包大小僅不到100MB，
· 其他大部分功能都是通過插件的形式安裝，按需安裝，
· 支持全面，c語言、c++、java、python、JavaScript，幾乎所有語言
編輯功能完善
· 界面好看，不會崩潰，
· 多行編輯、多行注釋、多行選擇、自動補全、自動跳轉等功能支持到位，

整體架構

上文說道，vscode只是一個單純的編輯器，并沒有什么其他額外的功能，更不用說進行STM32這種嵌入式的開發了，

因此要理解如何使用vscode進行STM32開發，就必須要先理解STM32這種MCU軟體的本質和開發流程，

MCU開發的原理

如下圖所示，MCU的開發流程如下：

撰寫代碼，通常是C語言的代碼，但是也可以是ASM匯編，甚至c++、python、rust等其他語言，
編譯、鏈接，相信絕大部分人都親身體驗過這一步，其實就是keil中的build按鈕，在keil中，點擊build后，會默認生成hex格式的二進制檔案，
燒錄，這一步根據MCU的廠商制定的要求來操作，有些廠商，例如國產的STC，只需要串口即可燒錄，但是大部分的MCU，都還是需要J-link、ST-link這一類燒錄器， 燒錄操作可以單獨進行，比如你可以下載j-link的驅動，然后單獨的點開j-link flash這個軟體進行燒錄；也可以直接在keil中點擊download進行燒錄，
最后復位MCU，會自動執行代碼，

上述的步驟2：編譯鏈接，也可以不用keil，而是使用cmd命令列的形式利用gcc編譯器進行編譯鏈接，

所以，上述的所有步驟，其實都可以單獨的執行，而不需要依賴keil以及任何其他的IDE

舉個例子：

使用STM32CubeMX，生成一個makefile工程，
下載arm-gcc編譯器：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm
編譯：在命令列中輸入 make 命令
列印一大段編譯和鏈接log后，自動生成：main.bin 檔案
打開j-flash，加載main.bin，進行燒錄
燒錄完成，執行代碼

MCU除錯的原理

用過 keil 的同學都知道，keil雖然很多功能都不好用，但是唯獨有一點除外：除錯功能， keil的除錯功能既方便又強大，點擊除錯可以一鍵除錯，又可以直接打斷點、看變數、看暫存器等等，

下面我來介紹一下MCU除錯的原理，從而理解怎么才能不用keil也能實作除錯功能：

如上圖所示，MCU的除錯原理：

絕大部分的MCU自身都支持除錯介面以及對應的除錯協議，以STM32為例，最常用的就是 SWD介面和SWD協議，關于SWD這里就不詳述了，簡而言之，通過SWD，可以對STM32 MCU實作斷點、暫停、單步、變數查看等功能，
J-link：由于我們的PC機大部分沒有SWD這種介面，因此中間需要通過J-link進行一次轉接，同時，為了方便PC機上的軟體開發，J-link也支持GDB遠程除錯協議，
最后，通過一根USB線和一個標準的GDB除錯器，我們就可以直
接除錯MCU了，

示例

下面我通過一個示例來展示如何通過vscode來開發和除錯STM32

準備作業：

硬體：

任意一個STM32開發板
一個jlink

軟體：

vscode
gcc編譯器（arm-none-gnueabi-）：arm官方下載地址：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm
STM32CubeMX：協助搭建工程

第一步：生成示例代碼

打開STM32CubeMX，隨便配置一下，點擊生成工程，生成工程時選擇Makefile工程，如下圖所示：

第二步：使用vscode打開和編譯工程

打開工程很簡單，vscode本身只是一個編輯器，因此最簡單的方法就是直接把工程檔案夾拖到vscode里面，即可打開；當然你也可以在vscode里面，點擊“檔案 - 打開目錄”，

打開后如下圖所示：
可以看到，界面確實有“高級”程式員那味了，我們底層程式員終于也迎來了今天，

下一步我們進行編譯，編譯這比較關鍵，請重點關注，

在上述準備程序中，下載的arm gcc編譯器，解壓出來，如下圖所示：
把gcc編譯器添加到系統路徑（環境變數），從而可以從命令列呼叫，

windows中打開環境變數（根據win7、win10方法不同，這里不再累述），如下圖所示：
比如我這里添加的路徑就是：Z:\gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-win32\gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10\bin

最后重啟一下vscode，在下面的這里直接敲命令： make，就可以直接編譯并生成 .elf檔案了，如下圖所示：
到這一步，你已經可以直接通過j-flash軟體，直接把.bin檔案燒錄到MCU中了，這里就不再累述了，

注：針對高端玩家，這里多說兩句，make命令直接決議當前目錄下得makefile，進行編譯和鏈接，對于后續的添加源檔案、頭檔案、修改鏈接腳本、增加堆疊大小、固定鏈接段等操作，都可以去自己修改makefile來實作

第三步：除錯代碼

請參考上述的架構圖，我們需要先啟動GDB Server：
安裝j-link驅動時，會自動安裝j-link GDB Server，如下圖所示
GDB Server啟動成功后，我們通過PC上的GDB除錯器，連接到GDB Server，

GDB除錯器已經包含在上述我們下載的 arm gcc編譯器中了，具體就是 arm-none-eabi-gdb.exe這個檔案，

接下來和第二步：編譯鏈接程序中類似，我們在vscode中的terminal中輸入以下命令：

arm-none-eabi-gdb

結果如下圖所示：
然后我們連接到GDB Server，輸入命令：
target remote 127.0.0.1:2331 其中127.0.0.1代表本機，2331是上面有提到的埠號，

再輸入命令，加載除錯檔案：
file xxx.elf

設定完畢！接下來我們除錯一下試試：
先復位一下單片機：
monitor reset

在main.c檔案的110行打個斷點：
b Core/Src/main.c:110

CPU開始正常執行代碼：
continue

輸出如下：
手動查看此時的位置；
where

再看看此時的區域變數i的值：
print i

最后看看函式的呼叫堆疊：
backtrace

注：j-link gdb server支持的所有命令：https://wiki.segger.com/J-Link_GDB_Server

第四步：使用插件替代命令列的GDB

不難發現，上述的命令列操作，有點蛋疼，而且理論上來說完全可以像keil那樣，使用GUI界面的形式來做，

vscode中通過插件的方法，可以將命令列的操作轉換成可視化界面操作，例如b Core/Src/main.c:110 這行命令，可以直接在編輯器上點一下，如下圖所示：

有很多插件理論上都可以用，這里我只嘗試了其中一個： Cortex-Debug，

安裝完成后，需要先簡單配置一下這個插件：
1.打開 .bin檔案，點擊除錯選項卡，新建除錯配置，選擇 cortex-debug: