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stm32-firmware

STM32ファームウェア開発のためのスキル。STM32CubeMX / STM32CubeIDE + HAL/LL、PlatformIOをサポート。プロジェクト構造、USER CODEルール、ペリフェラル（UART/I2C/SPI/ADC/タイマー/DMA）、クロック、低消費電力、フラッシュ/オプションバイト、コマンドラインビルド、ST-Linkによるフラッシュ・デバッグ（STM32CubeProgrammer CLI、OpenOCD、GDB、SWV）、HardFault解析をカバーします。

stm32-firmware とは？

このスキルは、STM32マイコン（Nucleo、Discovery、Blue Pillボードなど）向けファームウェア開発を支援する専門スキルです。対応プラットフォームはSTM32CubeMX/CubeIDE（HAL/LLライブラリ）およびPlatformIOです。プロジェクトの特定、CubeMXのUSER CODEルール（コード消失防止）、ペリフェラル設定のベストプラクティス（I2Cアドレスシフト、割り込みコンテキストでの注意点、DMAバッファのキャッシュ整合性など）、コマンドラインビルド、ST-Linkを使ったフラッシュ・デバッグ（STM32CubeProgrammer CLI、OpenOCD/GDB、SWV）、HardFaultや接続不能などのトラブルシューティングを網羅しています。このスキルは、`.ioc`ファイル、HAL関数、ST-Link、HardFaultといったSTM32固有の要素が現れたときに自動的に読み込まれ、一般的なC/C++品質やテストには`embedded-c-cpp`スキルと併用します。

対応~Claude Code~Codex CLI~Cursor
npx skills add https://github.com/budenga/firmware-skills/tree/HEAD/skills/stm32-firmware

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ドキュメント

STM32 ファームウェア (CubeMX/HAL + PlatformIO, ST-Link)

コーディング規約、アーキテクチャ、単体テスト、一般的なデバッグについては embedded-c-cpp も読み込んでください。このスキルには STM32 固有の部分が含まれています。

最初に、プロジェクトを特定する

コードを書く前にリポジトリを読んでください。以下の事実によって回答が変わります。

項目確認場所
正確な品番 (例: STM32G431KBT6) とファミリ (F0/F1/F4/G0/G4/L4/H7/U5...).ioc (Mcu.UserName)、platformio.ini の board =、スタートアップファイル名
プロジェクトタイプ.ioc + .project/.cproject → CubeIDE; .ioc + CMakeLists.txt/CMakePresets.json → CubeMX CMake; platformio.ini → PlatformIO
HAL vs LL vs レジスタDrivers/STM32xx_HAL_Driver、#include "stm32xx_ll_*.h"、CubeMX ペリフェラルごとの "Advanced settings"
RTOSMiddlewares/Third_Party/FreeRTOS、cmsis_os.h
クロックmain.c 内の SystemClock_Config()、.ioc の RCC セクション; Nucleo ボードは通常 ST-Link から HSE 8 MHz を供給 (HSE バイパス)
プローブST-Link (Nucleo/Discovery ボード上内蔵、または ST-Link V2/V3 スタンドアロン)

ファミリは重要です: コア (M0+/M3/M4F/M7/M33)、FPU の有無、フラッシュ書き込み粒度 (F1 はハーフワード、G4/L4 はダブルワード、H7 はフラッシュワード)、DMA (G0/G4/L4+/H7 は DMAMUX)、キャッシュ (F7/H7)。レジスタやペリフェラルの詳細が不明な場合は、推測せずにリファレンスマニュアル (RM) で確認すべきことを伝えてください。

作業を無駄にしないための CubeMX ルール

CubeMX は main.c、stm32xx_it.c、stm32xx_hal_msp.c、および初期化ファイルを毎回再生成します。/* USER CODE BEGIN x */ と /* USER CODE END x */ の間のテキストだけが保持されます。

  • アプリケーションロジックは独自のファイル (App/app.c、App/app.h、C++ の場合は app.cpp) に配置し、USER CODE BEGIN 2 と while (1) の USER CODE ブロックから app_init() / app_loop() を呼び出してください。
  • ピン、クロック、DMA、割り込み、ペリフェラルパラメータは .ioc ファイルで変更し、その後再生成してください。MX_xxx_Init() を直接編集しないでください (上書きされ、.ioc とコードの一致が失われます)。
  • .ioc ファイルをコミットしてください。これがハードウェア設定の信頼できる唯一の情報源です。
  • Project Manager → Code Generator で "Generate peripheral initialization as a pair of .c/.h files per peripheral" を有効にすると、main.c が小さくなり、差分が明確になります。
  • 詳細と C++ 統合については references/cubemx-hal.md を参照してください。

ビルド、フラッシュ、デバッグ

プロジェクトに合ったパスを選択してください。完全なコマンドは references/build-flash-debug.md にあります。

プロジェクトビルドフラッシュ (ST-Link)デバッグ
CubeIDEIDE、またはヘッドレス stm32cubeide ... -buildIDE、または STM32_Programmer_CLI -c port=SWD -w app.elf -v -rstCubeIDE デバッガー (ST-LINK GDB サーバー)
CubeMX CMake (VS Code)cmake --preset Debug && cmake --build --preset DebugSTM32_Programmer_CLI または OpenOCDVS Code STM32 拡張 / OpenOCD + GDB
PlatformIOpio run -e <env>pio run -e <env> -t upload (upload_protocol = stlink)pio debug / VS Code (debug_tool = stlink)

フラッシュするとボードの状態が変わります。アップロードを実行する前に、どのボード/プローブが接続されているかをユーザーに確認し、明示的な確認なしにマスターイレース、オプションバイト、読み出し保護コマンドを実行しないでください (RDP レベル 2 は永続的です)。

HAL の使い方 — 最も時間を浪費するミス

  • I2C アドレス は左シフトして渡します: HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0x76 << 1, ...)。
  • HAL コールバックは割り込みコンテキストで実行 されます (HAL_UART_RxCpltCallback、HAL_GPIO_EXTI_Callback、HAL_TIM_PeriodElapsedCallback)。これらは短く保ち、HAL_Delay やブロッキング送信を入れないでください。
  • HAL_Delay / HAL_GetTick は SysTick を必要とします: これらをより高い優先度の ISR や割り込み禁止状態から呼び出すとハングします。FreeRTOS を使用する場合、CubeMX で SYS → Timebase Source を基本タイマー (TIM6/TIM7) に設定してください。
  • UART 受信: HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA (可変長フレーム) または割り込みモードでリングバッファを使用します。コールバック内および HAL_UART_ErrorCallback 内で受信を再開してください (オーバーランは受信を静かに停止させます)。
  • F7/H7 の DMA バッファ (データキャッシュ): TX の前にクリーニング、RX の後に無効化。32 バイトアラインでサイズも 32 の倍数に。H7 では DMA1/2 は DTCM RAM にアクセスできません。バッファは D2/AXI SRAM に配置してください。
  • すべての HAL 関数の戻り値 (HAL_OK、HAL_ERROR、HAL_BUSY、HAL_TIMEOUT) を確認してください。HAL_BUSY は通常、以前の転送が完了していないことを意味します。
  • タイムアウト: 製品コードのパスで HAL_MAX_DELAY を使用しないでください。
  • その他のパターン (UART DMA、ADC DMA、タイマー/PWM、EXTI、低消費電力、フラッシュ書き込み、ウォッチドッグ、リセット原因): references/cubemx-hal.md を参照してください。

クラッシュした場合、または起動しない場合

  • HardFault / MemManage / BusFault / UsageFault → references/faults-and-recovery.md (CFSR/HFSR を読み、スタック上の PC を取得し、addr2line でデコード) を参照。
  • ST-Link が接続できない ("No target found"、"DEV_TARGET_HELD_UNDER_RESET") → リセット状態で接続してみる。SWD ピンが .ioc で GPIO に変更されていないか確認。BOOT0 を確認。RDP レベル → references/faults-and-recovery.md を参照。
  • SystemClock_Config でハング → HSE が存在しない / バイパス設定の不一致、PLL 設定ミス、フラッシュレイテンシが低すぎる。
  • ペリフェラルが動作しない → クロックが有効か？ピンの AF 設定は正しいか？MX_xxx_Init が実際に呼び出され、正しい順序で実行されているか (DMA はそれを使用するペリフェラルの前に初期化する)?

参考ファイル

ファイル読むタイミング
references/cubemx-hal.mdCubeMX プロジェクトのコードを書く/レビューするとき、C++ 統合、ペリフェラルパターン、低消費電力、フラッシュ/EEPROM エミュレーション、ウォッチドッグ、リセット原因
references/build-flash-debug.mdツールチェーンインストール、CLI からのビルド、STM32 向け PlatformIO 設定、フラッシュ、GDB/OpenOCD、printf/SWV ロギング、サイズ分析
references/faults-and-recovery.mdHardFault およびその他のフォールト、ボードが接続できない場合、オプションバイトと読み出し保護、文鎮化したように見えるボードの復旧

Individual skills in this repo

This repo contains 2 individual skills — each has its own dedicated page.

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