學完本章你將能夠：
安裝 STM32CubeIDE、接上 Nucleo、用 ST-LINK 下載第一個程式。
用 CubeMX 產生 GPIO + FreeRTOS 骨架，並理解哪些檔不可手改。
區分 HAL、LL、暫存器三級 API，知道本課程為何以 HAL 為主。
設定 UART 除錯輸出，養成「先看 log 再猜硬體」的習慣。
工具鏈是嵌入式的第一道牆。本章目標只有一個：到下課時，板上的使用者 LED 以 1 Hz 閃爍，且 UART 印出 hello voice-home。
你需要安裝的東西
STM32CubeIDE（內含 gcc-arm、CubeMX、GDB、ST-LINK）。
對應系列的 STM32CubeF4 / F7 / H7 套件（IDE 會自動拉）。
STM32CubeMX 可獨立使用，但本課程以 IDE 內建為準。
可選：STM32CubeMonitor、邏輯分析儀軟體、 STM32Cube.AI（路徑 B）。
接線：Nucleo 的 ST-LINK USB（通常標 CN1）接到電腦。Windows 需 ST-LINK 驅動；macOS / Linux 多半即插即用。若 IDE 看不到探針，先更新 ST-LINK 韌體（IDE 的 Help \(\rightarrow\) ST-LINK Upgrade）。
第一個專案：CubeMX 點選清單
新建 STM32 Project，選 NUCLEO-F429ZI（或你的板）。在 Pinout：
讓 IDE 套用板級預設，使用者 LED（F429ZI 上是 PB0 / PB7 / PB14） 會自動設為 GPIO_Output。
Connectivity \(\rightarrow\) USART3（Nucleo 的 VCP）設 Asynchronous， 115200 8N1。
Middleware \(\rightarrow\) FREERTOS \(\rightarrow\) CMSIS_V2。
在 Clock 頁把 HSE 打開（Nucleo 有 8 MHz 從 ST-LINK 進來）， PLL 拉到 180 MHz。
Project Manager \(\rightarrow\) Code Generator：勾選 Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’， 以及 Keep User Code when re-generating。
產生程式碼後，只在 /* USER CODE BEGIN */ ... /* USER CODE END */ 區塊寫你的邏輯。被 Cube 管的 |MX_*_Init| 不要手改，否則下次重新產生 會被覆寫。
HAL 怎麼看
HAL 把「設暫存器」包成有傳回值的函式。本課程常用家族：
HAL_GPIO_WritePin / TogglePin |
數位輸出 |
HAL_TIM_PWM_Start / set compare |
風扇與伺服 |
HAL_UART_Transmit / Receive_IT / DMA |
ASR 與遙測 |
HAL_I2S_Receive_DMA |
麥克風 |
HAL_IWDG_Refresh |
餵獨立看門狗 |
HAL_PWR_EnterSTOPMode |
低功耗 |
傳回 |HAL_OK| 才算成功。語音路徑上每一個 DMA 啟動都要檢查，失敗應 點亮故障 LED 並寫入 Event Group 的 FAULT 位，而不是假裝沒發生。
LL（Low Layer）更接近暫存器、較省週期。教學階段用 HAL 較易讀；若你在 I2S ISR 裡真的量到超時，再針對熱路徑改 LL。不要一開始就全專案 LL， 可讀性會崩。
實驗：1 Hz LED + UART
完整可編譯應用層見 firmware/lab01_blinky/。把該目錄的 app_main.c 內容貼進 Cube 專案的 USER CODE，或直接把檔案加入 建置。
#include "app_board.h"
void app_main(void)
uint32_t tick = 0U; char line[48];
app_log("hello voice-home̊");
for (;;) HAL_GPIO_TogglePin(LD1_GPIO_Port, LD1_Pin); int n = snprintf(line, sizeof line, "tick (unsigned long)tick++); if (n > 0) HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)line, (uint16_t)n, 50); HAL_Delay(500);
用終端機（115200）應看到持續增加的 tick。若 LED 閃但沒有字， 十之八九是 USART 腳位不是 VCP 那一組，或鮑率與時鐘不一致。
除錯三板斧
SWD 斷點：看變數與週邊暫存器。不要在 I2S 熱路徑上長時 停住，DMA 會繼續跑。
UART log：模組化成 |app_log()|，之後 RTOS 裡改成 經佇列輸出，避免多任務打架。
GPIO 翻轉：在 ISR 進出各翻一次腳，用邏輯分析儀量真實 週期。這比任何 printf 都準。
printf 經 semihosting 極慢，且在未接 debugger 時可能卡死。 本課程禁止 semihosting，一律走 UART。
把閃爍週期改成 200 ms，並讓 LD2 與 LD1 相位相反。量測 UART 兩行 tick 的時間差，確認 |HAL_Delay| 與你的 SYSCLK 設定吻合。 若差超過 5%，回頭查時鐘樹。