脱离 IDE 开发 MCU：用 CMake + Ninja + Clang 构建 STM32 工程

传统 MCU 开发几乎离不开 CubeIDE、Keil 这类集成开发环境。但如果想完全掌控工程构建的每一个细节、定制自己的自动化工作流，就可以把 IDE 拿掉——用 CMake + Ninja + Clang 从零搭一套命令行构建流程。
因为整个构建过程都可以用纯命令完成，所以 Windows、Linux、macOS 能共用同一套流程；实际写代码时再配一个前端编辑器即可，最常用的是 VS Code。
完整的从零搭建过程请看B站链接：
【STM32F103基于CMake+Ninja+Clang构建工程】 https://www.bilibili.com/vide...

环境准备

在具体搭建工程之前，注意要安装好这些工具：

工具	用途
STM32CubeMX	本文工程基于 CubeMX 生成的 HAL 库开发，需要用它生成底层代码
CMake + Ninja	构建系统
Arm 官方 Clang	交叉编译器（注意：不是 ST 修改过的 Clang）
STM32CubeProgrammer	烧录程序

三、先让 CubeMX 生成一个 CMake 工程

先新建一个工程文件夹，在里面建一个 cubemx 目录，用来保存 CubeMX 生成的文件。

打开 CubeMX 工程，可以看到已经配置了外部晶振、串口和时钟树。点击 Project Manager，选择生成 CMake 工程，然后点击 Generate Code。

来看一下这个 CMake 工程，入口在 cubemx 目录下的 CMakeLists.txt。

改造工程：重新组织目录与脚本

接下来基于 CubeMX 生成的 CMake 工程来改造。核心设计原则是：

CubeMX 生成的代码作为一个依赖库加入工程，不依赖外层代码。

所以一些应用层文件需要放到外层目录，CMake 脚本也会改成更现代化的写法（面向 target，而不是面向全局变量）。

这里创建一个 app 目录，先把 CubeMX 生成的一些应用层代码文件（如 main.c 等）拷贝过来。

目标目录结构

project/
├── CMakeLists.txt          # 根脚本：全局配置，不生成可执行文件
├── CMakePresets.json       # 指定工具链配置
├── cmake/
│   └── toolchain.cmake     # 工具链与标志位
├── app/
│   ├── CMakeLists.txt      # 生成最终的可执行程序
│   └── *.c / *.h           # 应用层代码
├── cubemx/
│   ├── CMakeLists.txt      # 生成静态库（底层驱动代码）
│   ├── STM32F103C8T6_FLASH.ld   # 链接脚本（从 cubemx 生成目录复制出来）
│   └── <CubeMX 生成的代码>/
└── .vscode/
    └── tasks.json          # 集成构建命令

根目录 CMakeLists.txt

基于 cubemx 目录的 CMakeLists 来改。

根脚本负责全局配置，不生成可执行文件，所以生成目标相关的部分都可以删掉，然后添加 app 和 cubemx 子目录：

cmake_minimum_required(VERSION 3.22)

# 全局配置：语言标准、编译类型默认值等
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_C_EXTENSIONS ON)

add_subdirectory(app)
add_subdirectory(cubemx)

app 目录下的 CMakeLists.txt

app 目录负责生成最终的可执行程序。先删除一些没必要的配置，然后：

add_executable(app
    main.c
    # 其他应用层源文件
)

target_include_directories(app PRIVATE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

target_link_libraries(app PRIVATE cubemx)

几个关键点：

定义可执行程序名称为 app
为这个目标添加这几个源文件
把当前目录添加到头文件路径
链接 cubemx 库——这个库由 cubemx 目录下的 CMakeLists 生成

cubemx 目录下的 CMakeLists.txt

cubemx 目录下也要有一个 CMakeLists.txt。

注意：这里为了避免和 CubeMX 自己生成的 CMakeLists.txt 冲突，可以把 CubeMX 生成的文件放到下一级目录，我们自己的 cubemx/CMakeLists.txt 则基于 CubeMX 生成的子脚本来修改。

改造要点：

把代码文件路径改一下
有几个 CubeMX 生成的源文件已经拷贝到 app 了，这里就不要重复添加
改成生成一个静态库，包含 CubeMX 生成的底层驱动代码
其他非必要的配置先删掉

add_library(cubemx STATIC
    <驱动源码 .c>
    <启动文件 .s>
)

# 头文件路径与宏定义通过接口库传递，任何链接 cubemx 的目标都会自动继承
target_include_directories(cubemx PUBLIC ${include_dirs})
target_compile_definitions(cubemx PUBLIC ${defines})

现在关于代码构建的 CMake 脚本就完成了。

五、改造工具链配置

然后来看下工具链配置，我们基于 CubeMX 的工具链配置来改。

5.1 去掉编译器前缀

这里配置工具链的前缀。Arm 官方 Clang 编译器没有前缀，所以改一下：

# ST / gcc 风格：arm-none-eabi-
# Arm 官方 clang：无前缀
set(TOOLCHAIN_PREFIX "")
set(CMAKE_C_COMPILER   clang)
set(CMAKE_ASM_COMPILER clang)

配置构建与集成到 VS Code

现在工具链配置也完成了，就可以在 CMakePresets.json 里指定工具链的路径，尝试编译一下：

{
  "version": 6,
  "configurePresets": [
    {
      "name": "default",
      "binaryDir": "${sourceDir}/build",
      "toolchainFile": "${sourceDir}/cmake/toolchain.cmake",
      "cacheVariables": {
        "CMAKE_BUILD_TYPE": "Debug"
      }
    }
  ]
}

为了方便，这里通过 VS Code tasks 集成构建命令。主要是设置：

构建工具（CMake / Ninja）的路径
CMake 的相关构建任务

其中 "CMake Build" 是默认的构建任务，它依赖 "CMake Configure" 任务，所以执行默认构建任务时会先执行配置任务。

于是直接通过快捷键 Ctrl + Shift + B 构建就行了。

总结与后续

基于 CMake + Ninja + Clang 的工程开发流程可以说是跑通了。

但目前烧写程序是通过 CubeProgrammer 实现的，无法像 Keil、IAR 这些传统 IDE 一样一键就能下载，比较麻烦。

后续可以集成 probe-rs，配合 VS Code 可以做到一键烧写和单步调试。probe-rs 的搭建会放到另外的视频单独讲解。

STM32F103基于CMake+Ninja+CLang构建工程