豹哥嵌入式讲堂:ARM Cortex-M开发之文件详解(3)- 工程文件(.ewp)


  我们好,我是豹哥,猎豹的豹,犀利哥的哥。后天豹哥给大家讲的是嵌入式开发里的project文件

  前边两节课里,豹哥分别给我们介绍了嵌入式开发中的三种典型input文件:source文件linker文件。豹哥要再度提问了,还有没有input文件呢?答案真的是有,但本次真的是有且仅有了,本文要介绍的栋梁之材project文件也属于半个input文件。为啥说是半个?因为project文件不但含有开发者指定的input信息,还含有众多任何救助调试的input/output音讯,算是嵌入式开发中承前启后的文书。而本文侧重点在于project文件中与开发者应用相关的input音讯,仅当得到了这几个input音讯,再添加前边介绍的source和linker文件,那么你就已经拿到了application所有的音信,你可以用它们来能够生成无歧义的可举办image
binary。
  随着嵌入式软件工程的进步,为了酬答日益复杂的须求,现代IDE的作用也愈狠抓大了,IDE版本更迭令人无暇,Keil
MDK已然踏入5.0时期,IAR
EWARM更是进入了8.0时代,IDE各有千秋,但本文要讲的始末却是每个IDE必须具备的基本效用,仍然持续以IAR
EWARM为例开始明日的情节:

一、标准IDE功能

  在开端前几天的宗旨此前,豹哥觉得有必要先简要给我们普遍一下正经IDE应该享有的机能。现代IDE基本都是由组件构成,嵌入式开发中的每个阶段都对应着相应的零件,由这个零部件去落实各等级的须求。

1.1 IDE组件

  标准嵌入式开发相应至少包含以下6个级次,而IAR里对于每个阶段都有1个或两个零件:

  • 输入(IAR Editor):编辑源文件代码。
  • 编译(ICCARM、IASMARM):编译源文件代码生成可举办二进制机器码。
  • 分析(C-STAT、MISRA-C):编译进度中反省代码中神秘的题材。
  • 链接(ILINK):链接可举办二进制机器码到指定ARM存储空间地址。
  • 下载(I-jet、flashloader):将链接好的可举办二进制机器码下载进芯片内部非易失性存储器。
  • 调节(C-SPY、C-RUN):在线调试代码在芯片中执行景况。

  project文件根本用来记录整合上述6个级次的有所开销须要。

1.2 IDE文件类型

  既然IDE有好多零部件,那么与此同时也会设有不一致连串的公文以存储那么些组件的所要求的信息。IAR里援救的文书伸张项目格外多,豹哥在此处仅列举你所创办的工程根目录下的与工程同名的增加文件,相信你势必会觉得熟识。

.eww           // Workspace file
.ewp           // IAR Embedded Workbench project
.ewd           // Project settings for C-SPY
.ewt           // Project settings for C-STAT and C-RUN</td>
.dep           // Dependency information

  本文要讲的始末都包含在.ewp文件里,ewp文件记录了开发者为使用指定的不可缺失的input音信,没有那几个音讯,application工程是不完全的。换句话说,假设你得到了application的具备source文件和linker文件,但尚未ewp文件的话,可能引致最终生成的image
binary文件是例外的。

Note:更加多IAR支持的伸张文件类型请查阅IAR软件安装目录下\IAR
Systems\Embedded Workbench
xxx\arm\doc\EWARM_IDEGuide.ENU.pdf文档里的File types一节。

二、解析project(ewp)文件

  前边豹哥铺垫了无数IDE/project基础概念,该是直奔主旨的时候了,本文主演ewp工程文件到底包括怎么着开发者指定的input新闻?豹哥从上边3个地方为大家揭开:

2.1 源文件组织

  一个有点复杂一点的嵌入式工程,应用代码行数应该是以百行/千行为单位计算的(此处仅指的是由开发者自己创建的公文与代码),大家在公司代码的时候自然不会只开创一个.c文件,单文件会招致代码成效模块结构不明晰,不便宜工程的管理与有限支持。
  当我们为工程创设八个公文时,就会波及到一个势必难点:引用路径难题(所以路径新闻就是本文要说的率先个input音讯)。当源文件数量较多时,平时大家会创制不一致文件夹把相同功效的源文件都坐落一起,当编译器开始编译.c源文件时会搜索include语句所包括的头文件。熟知C语言的恋人肯定领悟上面二种差距include语句的用法:

#include <file.h>           // 引用编译器类库下的头文件(IDE安装路径)
#include "file.h"           // 引用当前工程下的头文件(project路径)

  所以在ewp文件里会含有路径新闻,所有途径都应有列在Options->C/C++
Compiler->Preprocessor下有Additional include
directories里,那些路子既可以是眼下PC的相对路径,也得以是以ewp文件为准绳的相对路径,为了确保工程得以在随机PC任意地点下健康编译,推荐使用如下相对路径方式列出具有路线:

ewp当前路径:$PROJ_DIR$/
ewp下级路径:$PROJ_DIR$/xxFolder/
ewp上级路径:$PROJ_DIR$/../

  说到路径难题,豹哥在那边顺便给我们介绍一种经典的嵌入式工程文件目录社团办法:

\projectDir
           \doc                            --放置工程文档

           \bsp                            --放置bsp(板级)相关的source file
                  \linker                    --工程linker文件
                  \src                       --板级相关的源文件(比如pinout,clock等)
                  \builds\xxBuild\.ewp       --工程ewp文件
                  .eww                       --工程workspace文件

           \src                            --放置bsp无关的source file
                  \platform                  --芯片头文件及CMSIS文件
                  \drivers                   --芯片片内外设driver
                  \include                   --要被所有source引用的头文件
                  \startup                   --标准的startup code
                  \utilities                 --标准的通用函数
                  \middleware                --独立的中间件
                  \components                --板级外设组件driver
                  \application               --当前应用主逻辑代码

2.2 全局宏定义

  平日接纳原则编译的意中人肯定知道workspace文件与project文件的关联,一个品种一般只会有一个eww文件,但却可能会有多少个ewp文件,那是因为源代码里平日会有标准编译,大家偶尔会给品种不一致的配备从而编译出差别的结果(速度优先/面积优先,特性控制…),这一个安排就是由全局宏定义来完结的,打开Options->C/C++
Compiler->Preprocessor下的Defined
symbols,在框内写入你须要定义的大局宏:

MACRO1            // 等价于源文件里的#define MACRO1 (1)
MACRO2=2          // 等价于源文件里的#define MACRO2 (2)

  全局宏音信就是本文要说的第三个input音信,假使全局宏音讯丢失,有时候工程编译并不会报错,因为编译器在拍卖如下普遍用法里的规则编译语句时会默许未定义的宏为0,而在处理推荐用法里的条件编译语句则会报错,所以推举大家利用第二种标准编译用法来逃避全局宏难题。

// 普遍用法
#if MACRO
    // your code block 1
#else
    // your code block 2
#endif

// 推荐用法
#if !defined(MACRO)
    #error "No valid MACRO defined!"
#elif (MACRO == 1)
    // your code block 1
#else
    // your code block 2
#endif

2.3 编译选项

  编译选项包括了编译器所需要的兼具音信,代码需经过编译器编译才能生成二进制机器码,区其他编译器选项配置会变动不一致的机器码,那么须要指定哪些选项呢?打开project的Options选项卡,分别设置下表item:

Position

Item

Description

General Options->Target->

Processor variant->Core

指定ARM内核版本

Endian mode

点名内核大小端格局

Floating point settings->FPU

点名内核协助的FPU版本

General Options->Library Configuration->

Library

慎选C/C++动态链接库版本

General Options->Library Option 2->

Heap selection

选料HEAP完结版本

C/C++ Compiler->

Language 1->Language

指定编程语言类型

Language 1->C dialect

点名C语言标准

Language 1->Language conformance

分选对标准C/C++的根据程度

Language 2->Plain ‘char’ is

选料对char的符号性默许处理措施

Language 2->Floating-point semantics

接纳对浮点数的拍卖遵从C标准的档次

Code->Process mode

点名内核指令集格局

Code->Position-independence

选料要转移地点无关代码的对象

Optimizations->Level

选取优化等级

Note:更加多ewp文件中option解释请查阅IAR软件安装目录下\IAR
Systems\Embedded Workbench
xxx\arm\doc\EWARM_IDEGuide.ENU.pdf文档里的General
Options和Compiler Options俩小节。

  编译设置音信就是本文要说的第二个input音讯,当在project中集团好源文件并安装好正确的全局宏定义和编译选项,那么恭喜您,你的application设计工作早就主导形成了。

三、创建demo工程

  为便宜后续课程的实行,本节课在最后顺便创立一个demo工程,以下是demo工程的音信:

IDE:        IAR EWARM v8.11.2
Device:     NXP MKL25Z128VLH4
project layout:   
    \D\myProject\bsp\builds\demo\demo.ewp
    \D\myProject\bsp\linker\iar\KL25Z128xxx4_flash.icf
    \D\myProject\bsp\src\startup_MKL25Z4.s   (仅保留前16个系统中断)
    \D\myProject\bsp\src\system_MKL25Z4.c   (仅做关闭WDOG操作)
    \D\myProject\bsp\src\system_MKL25Z4.h
    \D\myProject\bsp\helloArm.eww
    \D\myProject\src\platfrom\CMSIS
    \D\myProject\src\platfrom\devices\MKL25Z4
    \D\myProject\src\startup\reset.s
    \D\myProject\src\startup\startup.c
    \D\myProject\src\startup\startup.h
    \D\myProject\src\application\main.c
    \D\myProject\src\application\task.c
    \D\myProject\src\application\task.h

// main.c
//////////////////////////////////////////////////////////
#include "task.h"
const uint32_t s_constant = 0x7f;
int main(void)
{
    uint32_t l_variable = 0x7f;
    if (s_constant == l_variable)
    {
        normal_task();
        ram_task();
        heap_task();
    }
    while (1);
}

// task.c
//////////////////////////////////////////////////////////
#include "task.h"
static    uint32_t s_variable0;
__no_init uint32_t n_variable1;
static    uint32_t s_variable2 = 0x5a;
static uint8_t s_array[16];
void normal_task(void)
{
    s_variable0 *= 2;
}
__ramfunc void ram_task(void)
{
    n_variable1++;
}
void heap_task(void)
{
    uint8_t *heap = (uint8_t *)malloc(16 * sizeof(uint8_t));
    if (heap != NULL)
    {
        memset(heap, 0xa5+s_variable2, 16);
        memcpy(s_array, heap, 16);
        s_variable0 = (uint32_t)heap;
        free(heap);
    }
}

番外一、多少个小技巧

  又过来豹哥番外时间了,细心的恋人看出上表有两处标蓝,是的正确,明日的番外内容就是标蓝的门类有关。

技术1:运行于异构双核

  近日嵌入式产品越来越复杂,对MCU的性质须要也越来越高,各大ARM厂商也在时时刻刻推出性能进一步强大的ARM
MCU产品,超高主频,双核,四核MCU已经不鲜见了。对于其中的一对异构双核MCU产品,有时在付出中会有那样的急需:你有一份的middleware会被异构双核同时调用,而七个不相同基础的授命集有可能是差距的,怎么解决这些难题?有心上人会想到分别在种种核下边都编译一份binary停放于存储器不相同地点,运行时分别指向对应的binary,这是一个主意,但比较浪费存储空间,且有可能会搞混淆导致误调用。有没有更好的章程?
  为了能做到Cortex-M软件重用,ARM公司在布置Cortex-M处理器时为其授予了计算机向下包容软件二进制向上兼容特点。通俗的话来说就是在较低版本处理器上编译的代码可以在较高版本处理器上实施。所以解决方法就是拔取异构双核里较低版本的根本在编译middleware,那样那份middleware能够同时被八个核调用。

技巧2:生成PIC代码

  平日和bootloader打交道的爱侣一定精通,代码在通过链接阶段生成binary文件后,那几个binary并不是足以放在任意地点的,必须置于linker文件指定的职位,假诺地点并未放正确,可能会招致执行出错。究其原因,是因为编译器在汇编源代码时因为一些方针并不总是将具备function都汇编成地点无关代码。假设我们借助IDE编译选项将middleware汇编成PIC代码,那么大家可以在工程中直接进入middleware的binary,然后借助linker的自定义section成效将其放置于自由某个地点,最终只要为那些middleware
binary建立一个以binary首地址为原则的函数指针地址列表即可无障碍调用那么些middleware。

技巧3:引用.c文件

  在类型支出中,大家在一个workspace下会创建七个project,平常是因为差距project需求包罗分歧的.c文件以成功差距的效果。那么能不可能只开创一个project呢能落到实处差别成效吗?当然可以!平时状态下我们在.c文件中只会用#include
“xx.h”语句来引用.h头文件,其实大家也同等可以引用.c文件,比如那样#include
“xx.c”,只是要求小心尽量不要在.h文件中引用.c文件(除非该.h只会被一个.c文件include)。看到那里的爱侣要是脑洞再大一些,你甚至可以形成工程里只必要添加一个.c文件,而任何.c文件全部由添加进工程的越发.c文件逐级(仅能单级)引用进工程。

  至此,嵌入式开发里的project文件豹哥便介绍达成了,掌声在何地~~~