下面把这块 STM32F103ZET6 开发板的学习流程、程序烧写原理、Keil 操作以及断点调试完整串起来。你后面学习任何外设，都可以重复使用这套方法。

先提醒一点：你当前使用的是正点原子课程例程，但实物开发板和上传的原理图不一定完全同款。你上传的原理图中，调试接口连接 PA13/SWDIO、PA14/SWCLK，八路 LED 使用 PE0～PE7；而当前例程控制的是 PB5。因此，学习芯片内部原理可以继续使用，但判断具体哪个 LED、按键或接口时，必须以实物板对应版本的原理图为准。

你当前的开发板与调试器连接

一、先建立对整个开发系统的认识

你现在使用的系统不是只有一块开发板，而是由四部分构成：

 
电脑
│
│  Keil 编写、编译和调试代码
│
USB
│
ST-LINK/V2 调试器
│
│  SWDIO、SWCLK、NRST、GND、VTref
│
STM32F103ZET6 开发板
│
│  GPIO、串口、定时器、ADC、SPI、I²C、CAN……
│
LED、按键、LCD、传感器等外围器件

它们分别负责：

部分 作用
Keil 写代码、编译、下载、设置断点、查看变量
ST-LINK 将电脑命令转换为 STM32 能识别的调试信号
SWD ST-LINK 与 STM32 之间的通信协议
STM32 真正执行程序、控制硬件
开发板外围电路 LED、按键、LCD、传感器、通信接口等

ST-LINK和SWD不是同一个东西

可以这样理解：

 
ST-LINK = 调试器设备
SWD     = 调试器和STM32之间使用的通信方式

你当前配置是：

 
调试器：ST-LINK/V2
通信方式：SWD

连接中最重要的信号：

信号 作用
SWDIO 双向调试数据
SWCLK 调试时钟
GND 公共地
VTref/3.3V 目标板电平参考
NRST 芯片复位

二、STM32程序是怎样从代码变成板上动作的

你现在看到的是 C 语言代码：

 
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_5);
delay_ms(200);

但是 STM32 不能直接理解 C 语言，它最终执行的是机器指令。

完整过程是：

 
main.c、led.c等源文件
          ↓
       编译 Compile
          ↓
每个源文件生成目标文件 .o
          ↓
       链接 Link
          ↓
生成 atk_f103.axf
          ↓
Keil通过ST-LINK下载
          ↓
写入STM32内部Flash
          ↓
STM32复位
          ↓
执行启动文件
          ↓
进入main()
          ↓
PB5输出电平变化

1. 编译的作用

在 Keil 中按：

 
F7

编译器会完成：

 
C代码 → 汇编指令 → 机器码

例如：

 
HAL_Init();

编译后可能变成类似：

 
BL.W HAL_Init

编译成功时会看到：

 
0 Error(s), 0 Warning(s)

至少必须保证：

 
0 Error(s)

2. 链接的作用

工程中不仅有 main.c，还有：

 
led.c
delay.c
sys.c
stm32f1xx_hal_gpio.c
startup_stm32f103xe.s

链接器负责：

  • 把所有目标文件组合起来；
  • 为函数分配地址；
  • 为全局变量分配内存；
  • 生成中断向量表；
  • 生成最终的 atk_f103.axf。

3. AXF和HEX有什么区别

AXF

包含：

  • 机器代码；
  • 函数名；
  • 变量名；
  • 源码与地址对应信息；
  • 调试符号。

Keil 在线断点调试主要使用 AXF。

HEX

主要包含需要写入 Flash 的程序数据，常用于脱离 Keil 的量产烧写。

三、程序烧写到 STM32 的完整原理

在完成 STM32 工程代码编写后，需要将程序转换成芯片能够执行的机器指令，并通过调试器写入 STM32 内部 Flash。这个过程通常称为程序烧写、程序下载或程序烧录。

在 Keil MDK 中，完整流程可以概括为：

保存源代码
    ↓
编译和链接工程
    ↓
生成 AXF/HEX 程序文件
    ↓
通过 ST-LINK 连接 STM32
    ↓
擦除目标 Flash
    ↓
写入程序
    ↓
校验程序
    ↓
复位并运行

需要特别注意：

“编译程序”和“下载程序”是两个不同的操作。
编译只是生成程序文件，下载才会把程序真正写入 STM32。

3.1 烧写程序需要哪些硬件

烧写程序时，系统由以下几部分组成：

电脑
  │
  │ USB
  ↓
ST-LINK 调试器
  │
  │ SWD
  ↓
STM32 开发板

各部分作用如下：

设备 作用
电脑 运行 Keil，完成代码编辑、编译和下载
Keil MDK 将 C 代码编译为机器代码，并控制下载过程
ST-LINK 连接电脑和 STM32，负责程序下载和在线调试
SWD ST-LINK 与 STM32 之间使用的调试通信协议
STM32 内部 Flash 保存最终的用户程序

ST-LINK 通过 USB 与电脑连接，通过 SWD 接口与 STM32 连接。

SWD 常用信号包括：

信号 作用
SWDIO 调试数据输入、输出
SWCLK 调试通信时钟
GND 公共地
VTref/3.3V 目标板电平参考
NRST STM32 复位信号

烧写前应确认：

  1. STM32 开发板已经正常供电；

  2. ST-LINK 已通过 USB 连接电脑；

  3. ST-LINK 与开发板之间的 SWD 接线正确；

  4. 调试器与开发板必须共地；

  5. BOOT0 一般保持低电平，从内部 Flash 启动；

  6. 同一时间不要使用两个调试器连接同一块开发板。

【建议配图：电脑、ST-LINK、开发板之间的连接实物图】

3.2 在 Keil 中配置 ST-LINK

第一次使用工程时，需要先配置下载器。配置完成后，后续通常不需要重复设置。

3.2.1 打开工程配置窗口

点击 Keil 顶部菜单：

Project
→ Options for Target

也可以点击工具栏中的“魔术棒”图标。

该窗口用于设置：

  • 目标芯片；

  • 编译参数；

  • 调试器；

  • Flash 下载算法；

  • 程序输出格式。

【建议配图：Keil 工具栏中的 Options for Target 魔术棒按钮】

3.2.2 检查目标芯片

进入：

Device

确认选择的芯片与开发板实际芯片一致。

以 STM32F103ZET6 为例，通常应选择：

STM32F103ZE

芯片选择会影响：

  • 启动文件；

  • Flash 容量；

  • SRAM 容量；

  • 寄存器定义；

  • Flash 下载算法；

  • 链接地址。

如果芯片型号选择错误，可能出现程序无法下载、Flash 容量错误或程序运行异常。

3.2.3 选择 ST-LINK 调试器

进入：

Debug

在右侧调试器下拉框中选择：

ST-Link Debugger

然后点击：

Settings

在设置窗口中确认：

Unit：ST-LINK/V2
Port：SW

其中：

  • ST-LINK/V2 表示使用的硬件调试器；

  • SW 表示使用 SWD 通信方式。

如果连接正常，窗口中通常可以看到：

  • ST-LINK 序列号；

  • ST-LINK 固件版本；

  • ARM CoreSight SW-DP；

  • 芯片调试接口 IDCODE。

这说明连接链路已经建立：

Keil
  ↓
ST-LINK
  ↓
SWD
  ↓
STM32

如果显示：

No Debug Unit Device Found

表示电脑没有识别到 ST-LINK。

如果能够识别 ST-LINK，但显示：

No Target Connected

表示 ST-LINK 已被电脑识别，但没有成功连接 STM32，需要检查开发板供电、排线方向、SWDIO、SWCLK 和 GND。

【建议配图：ST-LINK Debug 设置窗口，标注 Unit、Port 和 SW Device】

3.3 配置 Flash 下载算法

STM32 不同型号的 Flash 容量不同，因此必须选择正确的 Flash 编程算法。

在 ST-LINK 设置窗口中打开：

Flash Download

对于 STM32F103ZET6，应看到类似：

STM32F10x High-density Flash
Device Size：512KB
Address Range：0x08000000～0x0807FFFF

STM32F103ZET6 内部 Flash 为 512KB，因此使用 High-density 下载算法。

如果算法列表中没有对应选项，可以点击：

Add

然后添加：

STM32F10x High-density Flash

推荐下载选项

建议选择：

Erase Sectors
Program
Verify
Reset and Run

各选项含义如下：

选项 作用
Erase Full Chip 擦除整片 Flash
Erase Sectors 只擦除程序使用到的 Flash 区域
Do not Erase 下载前不擦除，一般不建议使用
Program 将程序写入 Flash
Verify 下载后读取并校验程序
Reset and Run 下载成功后复位并运行程序

日常开发通常选择：

Erase Sectors

这样不需要每次擦除整个芯片，下载速度更快。

【建议配图：Flash Download 页面，标注 High-density、Erase Sectors、Program、Verify 和 Reset and Run】

3.4 保存工程代码

在下载程序之前，首先需要保存修改后的代码。

点击工具栏中的软盘图标，或者使用快捷键：

Ctrl + S

保存的作用是将代码编辑器中的修改写入电脑磁盘。

如果代码已经修改但没有保存，Keil 可能仍然编译旧版本文件，因此建议在每次编译前先执行：

Ctrl + S

3.5 编译工程

保存代码后，需要将 C 代码编译成 STM32 可以执行的机器代码。

可以使用以下任意一种方式：

方法一：点击 Build 按钮

点击 Keil 工具栏中的：

Build

其图标通常位于工具栏左侧，由多个向下箭头或工程构建图标组成。

方法二：通过菜单编译

点击：

Project
→ Build Target

方法三：使用快捷键

按：

F7

三种方法作用相同。

编译的主要工作

Keil 在编译过程中会依次完成：

预处理
  ↓
编译
  ↓
汇编
  ↓
链接
  ↓
生成最终程序文件

具体包括：

  1. 处理 #include 和宏定义；

  2. 将 .c 文件编译为目标文件；

  3. 将启动汇编文件编译为目标文件；

  4. 将所有目标文件和库文件链接在一起；

  5. 分配函数和变量地址；

  6. 生成 AXF、HEX 等程序文件。

编译成功后，Build Output 中通常会显示：

0 Error(s), 0 Warning(s)

或者：

0 Error(s), 1 Warning(s)

只有 Error(s) 为 0 时，才能生成可下载程序。

如果出现：

Target not created

表示存在编译或链接错误，应先处理错误，再进行下载。

Build 与 Rebuild 的区别

Keil 中常见两个编译操作：

操作 作用
Build Target 只重新编译发生变化的文件
Rebuild All Target Files 重新编译整个工程的所有文件

日常修改少量代码时使用：

Build Target

如果修改了宏定义、头文件、工程配置，或者怀疑增量编译结果异常，可以使用：

Project
→ Rebuild all target files

3.6 下载程序到 STM32

工程编译成功后，才能执行程序下载。

可以使用以下任意一种方式。

方法一：点击 LOAD 按钮

点击 Keil 工具栏中的：

LOAD

该按钮通常带有向下箭头或“LOAD”文字，用于将程序写入目标芯片。

方法二：通过菜单下载

点击：

Flash
→ Download

方法三：使用快捷键

按：

F8

三种方式作用相同。

完整操作顺序为：

Ctrl + S
    ↓
F7
    ↓
确认 0 Error(s)
    ↓
F8

其中：

F7 = 编译程序
F8 = 下载程序

必须明确：

按 F7 之后，程序只生成在电脑中，并没有进入 STM32。
只有按 F8 或点击 LOAD 后，程序才会真正写入 STM32 内部 Flash。

【建议配图：Keil 工具栏上的 LOAD 按钮】

3.7 下载过程中 Keil 做了什么

点击 Download 后，Keil 会自动完成以下过程。

第一步：加载程序文件

Build Output 中会显示：

Load "...\Output\xxx.axf"

表示 Keil 正在读取编译生成的 AXF 文件。

AXF 文件中包含：

  • STM32 可执行机器代码；

  • 程序存储地址；

  • 函数和变量信息；

  • 调试符号；

  • 源代码与机器地址的映射关系。

第二步：连接 ST-LINK

Keil 通过 USB 驱动访问 ST-LINK。

Keil
  ↓ USB
ST-LINK

ST-LINK 再通过 SWD 访问 STM32 内核和存储器。

ST-LINK
  ↓ SWDIO、SWCLK
STM32

第三步：将 Flash 编程算法加载到 SRAM

Flash 擦写需要执行专门的编程算法。

Keil 会先将一段很小的 Flash 编程程序加载到 STM32 的 SRAM 中，例如：

RAM Start：0x20000000

然后控制 STM32 执行这段临时程序。

这段程序负责：

  • 解锁内部 Flash；

  • 擦除 Flash 扇区；

  • 写入程序数据；

  • 检查 Flash 状态；

  • 返回烧写结果。

这段 Flash 算法只是临时存放在 SRAM 中，断电后会消失，不属于最终用户程序。

第四步：擦除 Flash

如果选择了：

Erase Sectors

Keil 会擦除用户程序将要使用的 Flash 区域。

成功后显示：

Erase Done.

Flash 擦除的原因是：

Flash 通常只能直接将数据位从 1 写成 0，不能直接将 0 改回 1。
因此在写入新程序前，需要先进行擦除。

擦除后的 Flash 通常为：

0xFF

第五步：写入程序

擦除完成后，Keil 会将 AXF 中的程序数据发送给 ST-LINK，由 Flash 编程算法写入 STM32 内部 Flash。

STM32 用户程序通常从以下地址开始：

0x08000000

写入完成后显示：

Programming Done.

这说明程序已经写入 STM32。

第六步：校验程序

如果勾选了：

Verify

Keil 会重新读取 STM32 Flash 中的数据，并与电脑中的程序进行比较。

校验成功后显示：

Verify OK.

这表示：

  • 数据写入成功；

  • 写入内容与编译结果一致；

  • Flash 中没有检测到数据错误。

第七步：复位并运行

如果勾选：

Reset and Run

下载完成后，Keil 会通过 ST-LINK 向 STM32 发送复位命令。

输出信息通常为：

Application running ...

STM32 随后从内部 Flash 启动，开始执行用户程序。

完整成功信息通常为：

Erase Done.
Programming Done.
Verify OK.
Application running ...

看到以上信息，说明程序烧写成功并已经开始运行。

3.8 程序烧写后的启动过程

程序写入 STM32 后，芯片复位并不会直接跳到 main()。

其启动过程为：

STM32复位
    ↓
读取0x08000000处的初始栈指针
    ↓
读取0x08000004处的复位处理函数地址
    ↓
执行Reset_Handler
    ↓
初始化系统内存
    ↓
初始化.data段
    ↓
清零.bss段
    ↓
执行SystemInit()
    ↓
进入C运行库初始化
    ↓
调用main()

其中：

  • 0x08000000 保存初始主栈指针；

  • 0x08000004 保存 Reset_Handler 的入口地址；

  • Reset_Handler 位于启动文件中；

  • main() 是用户程序入口。

因此，一个完整 STM32 工程通常包含：

启动文件
系统初始化文件
HAL或标准库文件
用户main函数
外设驱动文件

3.9 常用按钮与快捷键总结

操作 菜单路径 快捷键 作用
保存 File → Save Ctrl+S 保存当前代码
编译 Project → Build Target F7 编译发生变化的文件
全部重编译 Project → Rebuild all target files — 重新编译整个工程
下载程序 Flash → Download F8 将程序写入 STM32 Flash
打开配置 Project → Options for Target — 设置芯片、下载器和编译参数
进入调试 Debug → Start/Stop Debug Session Ctrl+F5 进入在线调试
复位芯片 Debug模式下点击RST — 重新运行已烧写的程序

最常用的烧写顺序是：

Ctrl + S
→ F7
→ 检查0 Error(s)
→ F8
→ 检查Verify OK

3.10 编译、烧写、复位和调试的区别

这几个操作很容易混淆。

编译

F7

作用：

C代码 → 机器代码

结果只保存在电脑中。

下载或烧写

F8

作用：

电脑中的程序 → STM32内部Flash

会更新芯片中的程序。

复位

点击：

RST

作用：

重新执行STM32中已经存在的程序

复位不会重新编译，也不会重新下载。

在线调试

按：

Ctrl + F5

作用：

  • 通过 ST-LINK 控制 STM32；

  • 设置断点；

  • 单步运行；

  • 查看变量；

  • 查看内存；

  • 查看寄存器。

在线调试本身并不等同于程序烧写。

3.11 常见下载结果判断

下载成功

Erase Done.
Programming Done.
Verify OK.
Application running ...

表示擦除、写入、校验和运行全部成功。

未检测到调试器

No Debug Unit Device Found

可能原因：

  • ST-LINK未连接；

  • USB线异常；

  • ST-LINK驱动未安装；

  • Keil中选择了错误的调试器。

未检测到目标芯片

No Target Connected

可能原因：

  • 开发板没有供电；

  • SWDIO和SWCLK接错；

  • 没有共地；

  • 排线方向错误；

  • SWD速度过高；

  • 芯片处于异常状态。

Flash算法缺失

可能出现：

No Algorithm found

需要在 Flash Download 页面添加与芯片容量匹配的 Flash 编程算法。

下载后程序没有运行

可以检查：

  • 是否勾选 Reset and Run；

  • BOOT0是否为低电平；

  • 程序是否进入异常；

  • 系统时钟初始化是否失败；

  • 看门狗是否导致反复复位；

  • 工程芯片型号是否选择正确。

3.12 程序烧写流程总结

STM32程序烧写的标准操作流程为：

第一步：连接开发板、ST-LINK和电脑
第二步：在Keil中选择正确的目标芯片
第三步：选择ST-Link Debugger
第四步：设置SWD通信方式
第五步：添加正确的Flash下载算法
第六步：保存代码
第七步：按F7编译工程
第八步：确认没有编译错误
第九步：按F8下载程序
第十步：确认Programming Done和Verify OK
第十一步：STM32复位并运行用户程序

其底层数据流向为：

C源代码
  ↓
Keil编译器
  ↓
AXF/HEX程序文件
  ↓
USB
  ↓
ST-LINK
  ↓
SWD
  ↓
STM32 SRAM中的Flash编程算法
  ↓
STM32内部Flash
  ↓
复位运行

理解这一过程后，就可以清楚区分代码保存、工程编译、程序下载、芯片复位和在线调试之间的关系。

 

 

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