C语言豹哥嵌入式讲堂: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。明日豹哥给我们讲的是嵌入式开发里的project文件

  前面两节课里,豹哥分别给我们介绍了嵌入式开发中的二种典型input文件:source文件linker文件。豹哥要再次提问了,还有没有input文件呢?答案真的是有,但这一次的确是有且仅有了,本文要介绍的栋梁之材project文件也属于半个input文件。为何说是半个?因为project文件不仅带有开发者指定的input音讯,还隐含众多其他救助调试的input/output新闻,算是嵌入式开发中承前启后的文本。而本文侧重点在于project文件中与开发者应用相关的input音讯,仅当得到了这一个input音信,再增长后边介绍的source和linker文件,那么你就曾经获取了application所有的音讯,你可以用它们来可以生成无歧义的可举行image
binary。
  随着嵌入式软件工程的升华,为了酬答日益复杂的急需,现代IDE的遵循也尤为强大了,IDE版本更迭令人应接不暇,Keil
MDK已然踏入5.0一代,IAR
EWARM更是进入了8.0时期,IDE各有千秋,但本文要讲的始末却是每个IDE必须有所的基本效用,仍然继续以IAR
EWARM为例起首先天的情节:

一、标准IDE功能

  在开始先天的主题从前,豹哥觉得有必要先简要给我们普遍一下标准IDE应该有所的职能。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组件,由那个零部件去落实各等级的需要。

1.1 IDE组件

  标准嵌入式开发相应至少包括以下6个级次,而IAR里对于每个阶段都有1个或几个零部件:

  • 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进行二进制机器码。
  • 分析(C-STAT、MISRA-C):编译过程中反省代码中潜在的题目。
  • C语言,链接(ILINK):链接可实施二进制机器码到指定ARM存储空间地址。
  • 下载(I-jet、flashloader):将链接好的可实施二进制机器码下载进芯片里面非易失性存储器。
  • 调节(C-SPY、C-RUN):在线调试代码在芯片中施行境况。

  project文件根本用来记录整合上述6个阶段的所有开支需要。

1.2 IDE文件类型

  既然IDE有这么些零部件,那么与此同时也会存在不同体系的文书以存储那么些零件的所急需的音信。IAR里补助的文本扩大项目相当多,豹哥在此处仅列举你所开创的工程根目录下的与工程同名的扩充文件,相信您一定会觉得熟识。

.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

  本文要讲的情节都蕴涵在.ewp文件里,ewp文件记录了开发者为运用指定的不可缺失的input新闻,没有这么些信息,application工程是不完整的。换句话说,倘诺你取得了application的兼具source文件和linker文件,但尚无ewp文件的话,可能导致最终生成的image
binary文件是见仁见智的。

Note:更多IAR援助的恢弘文件类型请查阅IAR软件设置目录下\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

  前面豹哥铺垫了重重IDE/project基础概念,该是直奔核心的时候了,本文主角ewp工程文件到底包含如何开发者指定的input音信?豹哥从下面3个地点为我们揭秘:

2.1 源文件社团

  一个略带复杂一点的嵌入式工程,应用代码行数应该是以百行/千行为单位测算的(此处仅指的是由开发者自己创办的文本与代码),大家在公司代码的时候一定不会只开创一个.c文件,单文件会招致代码效率模块结构不明晰,不便民工程的军事管制与保障。
  当我们为工程创设五个文件时,就会波及到一个早晚问题:引用路径问题(所以路径信息就是本文要说的首先个input新闻)。当源文件数量较多时,常常大家会创建不同文件夹把相同效果的源文件都置身一起,当编译器起先编译.c源文件时会搜索include语句所含有的头文件。熟知C语言的爱人一定晓得上边三种不同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文件里会包含路径消息,所有途径都应当列在Options->C/C++
Compiler->Preprocessor下有Additional include
directories里,这么些路子既可以是时下PC的相对路径,也可以是以ewp文件为尺度的相对路径,为了保证工程得以在肆意PC任意地方下健康编译,推荐使用如下相对路径格局列出具有路线:

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

  说到路径问题,豹哥在此地顺便给我们介绍一种经典的嵌入式工程文件目录社团措施:

\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

  日常应用条件编译的情侣肯定知道workspace文件与project文件的涉嫌,一个档次一般只会有一个eww文件,但却可能会有两个ewp文件,那是因为源代码里通常会有标准编译,我们有时候会给项目不同的布置从而编译出不同的结果(速度优先/面积优先,特性控制…),那多少个配置就是由全局宏定义来实现的,打开Options->C/C++
Compiler->Preprocessor下的Defined
symbols,在框内写入你需要定义的大局宏:

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)

  全局宏消息就是本文要说的第二个input消息,假若全局宏信息丢失,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条件编译语句时会默认未定义的宏为0,而在拍卖推荐用法里的原则编译语句则会报错,所以推举大家利用第两种口径编译用法来躲避全局宏问题。

// 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

  编译选项包含了编译器所急需的兼具信息,代码需通过编译器编译才能生成二进制机器码,不同的编译器选项配置会变动不同的机器码,那么需要指定哪些选项呢?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

指定内核帮助的FPU版本

General Options->Library Configuration->

Library

选拔C/C++动态链接库版本

General Options->Library Option 2->

Heap selection

分选HEAP实现版本

C/C++ Compiler->

Language 1->Language

点名编程语言类型

Language 1->C dialect

点名C语言标准

Language 1->Language conformance

接纳对标准C/C++的遵照程度

Language 2->Plain ‘char’ is

采纳对char的符号性默认处理格局

Language 2->Floating-point semantics

慎选对浮点数的拍卖坚守C标准的水平

Code->Process mode

点名内核指令集格局

Code->Position-independence

采纳要扭转地方无关代码的靶子

Optimizations->Level

选择优化等级

Note:更多ewp文件中option解释请查阅IAR软件设置目录下\IAR
Systems\Embedded Workbench
xxx\arm\doc\EWARM_IDEGuide.ENU.pdf文档里的General
Options和Compiler Options俩小节。

  编译设置信息就是本文要说的第多少个input信息,当在project中集体好源文件并设置好正确的全局宏定义和编译选项,那么恭喜您,你的application设计工作已经主导完成了。

三、创建demo工程

  为便宜后续课程的展开,本节课在终极顺便成立一个demo工程,以下是demo工程的音讯:

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,细心的爱侣看到上表有两处标蓝,是的没错,前日的番外内容就是标蓝的门类有关。

技巧1:运行于异构双核

  目前嵌入式产品更加复杂,对MCU的性质要求也越加高,各大ARM厂商也在相连推出性能更是强大的ARM
MCU产品,超高主频,双核,四核MCU已经不鲜见了。对于里边的一些异构双核MCU产品,有时在开发中会有这般的需要:你有一份的middleware会被异构双核同时调用,而三个不等基础的命令集有可能是不一致的,怎么化解这一个问题?有意中人会想到分别在各个核下边都编译一份binary放置于存储器不同地方,运行时分别指向对应的binary,这是一个主意,但正如浪费存储空间,且有可能会搞混淆导致误调用。有没有更好的办法?
  为了能成功Cortex-M软件重用,ARM公司在筹划Cortex-M处理器时为其予以了电脑向下兼容软件二进制向上兼容特性。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进行。所以解决方法就是选取异构双核里较低版本的木本在编译middleware,这样这份middleware可以而且被六个核调用。

技巧2:生成PIC代码

  平日和bootloader打交道的对象一定知道,代码在经过链接阶段生成binary文件后,这一个binary并不是能够放在任意地方的,必须置于linker文件指定的职位,假若地点没有放正确,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有的国策并不连续将有所function都汇编成位置无关代码。倘使大家赖以IDE编译选项将middleware汇编成PIC代码,那么我们得以在工程中一向出席middleware的binary,然后借助linker的自定义section效能将其放置于自由某个地点,最终只要为那多少个middleware
binary建立一个以binary首地址为标准的函数指针地址列表即可无障碍调用那多少个middleware。

技巧3:引用.c文件

  在品种开发中,大家在一个workspace下会成立六个project,经常是因为不同project需要包含不同的.c文件以完成不同的效率。那么能不可以只创立一个project呢能兑现不同功效吗?当然可以!通常状态下我们在.c文件中只会用#include
“xx.h”语句来引用.h头文件,其实我们也同等可以引用.c文件,比如这样#include
“xx.c”,只是需要专注尽量不要在.h文件中引用.c文件(除非该.h只会被一个.c文件include)。看到此间的意中人如若脑洞再大一点,你仍旧足以做到工程里只需要添加一个.c文件,而其他.c文件全体由添加进工程的十分.c文件逐级(仅能单级)引用进工程。

  至此,嵌入式开发里的project文件豹哥便介绍完毕了,掌声在哪儿~~~