【STM32开发环境】Linux下开发stm32（一） | 使用gcc-arm-none-eabi...

joe

1.为什么不是gcc
之前我们花了三篇文章介绍Linux下如何进行C语言编程：

Linux C语言编程（上篇） | gcc的使用
Linux C语言编程（中篇） | make的使用
Linux C语言编程（下篇） | gdb的使用
这是为了给接下来的Linux下嵌入式开发打好基础，尽快熟悉Linux下c编程，但是在开发stm32的时候，编译工具链要使用gcc-arm-none-eabi，为什么不是gcc呢？这就要说到linux下的交叉编译了，因为我们要在PC机上编译出可以运行在ARM上的程序，使用gcc编译出的是在PC上运行的程序，所以我们要使用gcc-arm-none-eabi进行交叉编译~

2.gcc-arm-none-eabi toolchain 介绍及安装
gcc-arm-none-eabi是一个开源的ARM开发工具链，适用于Arm Cortex-M和Coretex-A系列处理器，包括GNU编译器（GCC），以及GDB，可用于Windows，Linux，MacOS上的交叉编译。
gcc-arm-none-eabi在ubuntu软件源仓库中就有，但是版本比较陈旧：


在此我们从 ARM官方下载链接选择合适的版本下载（这里我选择Linux64）：


解压下来是tar.ba2格式包，使用命令tar -jxf <要解压的文件>解压到我们要安装的目录：


为了以后使用方便，将文件夹重命名：


它下面的bin目录就是我们要使用的编译工具链：


share目录的doc下包含了大量的使用帮助文档，可以先略读一二，特别是readme.txt：


接下来我们要将bin目录添加到环境变量，这样可以直接在命令行输入要使用的工具名，然后系统就可以找到该工具，在此我们仅为当前用户添加环境变量，使用vim ~/.bashrc编辑当前用户配置文件，在最后添加export PATH=$PATH:/home/mculover666/gcc-arm-none-eabi/bin：


然后使用命令source ~/.bashrc更新系统路径，使添加的环境变量立即生效：


然后输入命令arm-none，然后按三下Tab（一定不要输入全部），检查系统是否可以自动补全：


如果系统可以提示，说明环境变量配置成功，可以开心的使用arm-none-eabi工具链啦~

3.从裸机工程开始
3.1.硬件说明
这里我使用的是野火霸道开发板，板载芯片为STM32F103ZET6，下载器使用e-link，这个下载器使用CMSIS-DAP下载程序，同时并带有一个串口，非常好用~


板载RGB-LED的原理图如图所示：


3.2.新建空的裸机工程
首先新建一个文件夹mkdir 00-template-reg用来存放整个工程，然后整个工程包含三个文件：

startup_stm32f10x_hd.s：从固件库中拷贝，注意不是arm文件夹下的，因为truestudio使用的是gcc编译器，所以我们选择truestudio文件夹下的启动文件；
stm32f10x.h：空文件；
main.c：代码如下：
#include "stm32f10x.h"

int main()
{
        /* 开启GPIOB时钟 */
        *(unsigned int*)(0x40021000+0x18) |= 1<<3;
       
        /* 配置PB0为推挽输出 */
        *(unsigned int*)(0x40010c00+0x00) |= 1<<(4*0);
       
        /* PB0输出低电平，点亮绿色LED */
        *(unsigned int*)(0x40010c00+0x0c) &= ~(1<<0);
       
        while(1);
}
void SystemInit(void)
{

}
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4.编译
接下来就是激动人心的编译步骤了~编译的时候有两种文件，一种是汇编启动文件，一种是c源文件，接下来分别编译：
首先需要说明一些编译任何一个文件都需要带上的参数：

参数        说明
-mthumb        表明使用的指令集（必需）
-mcpu=cortex-m3        表明芯片内核（必需）
-g        产生调试信息
4.1.启动文件编译
启动文件一般是由汇编写成，此处需要注意的是，汇编文件的格式有.S和.s之分：

.S：表明文件中含有预处理指令（比如#define），需要先进行处理；
.s：表明文件不需要处理，可以直接编译；
之前我们添加的启动文件是小写.s，所以直接进行编译，另外说一下，如果使用的是.S文件，那么需要带上-x assembler-with-cpp参数。
接下来说明一些汇编文件gcc编译器使用的参数

参数        说明
-x assembler-with-cpp        先对文件进行预处理
-Wa,option        向汇编器Assembler传递参数
注：可以向汇编器传递的参数

参数        说明
-W或–no-warn        关闭所有告警
–fatal-warnings        将所有的警告提示为错误
–warn        正常提示告警信息
所以，接下来我们可以使用如下的参数组合来编译启动文件（不进行预处理，并且正常提示告警信息）：

arm-none-eabi-gcc -c -mthumb -mcpu=cortex-m3 -g -Wa,--warn -o startup_stm32f10x_hd.o startup_stm32f10x_hd.s
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4.2.C文件编译
因为main.c中没有特殊的东西，只是两个函数，所以简单的编译一下就可以了：

参数        描述
-Wall        允许输出所有警告
arm-none-eabi-gcc -c -mthumb -mcpu=cortex-m3 -g -Wall -o main.o main.c
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5.链接
链接重要的部分有两点：链接文件和传递给链接器的参数。
链接文件在固件库中给的示例工程中有，在下面这个目录：

其中stm32_flash.ld是针对于STM32F103ZE的链接文件，如果是别的芯片，需要进行修改，将它复制到我们的工程中去：

然后就要让链接器开始根据stm32_flash.ld这个文件对startup_stm32f10x_hd.o和main.o这两个文件开始链接，生成包含了调试信息的elf文件，同时，我们还需要给链接器传递一些参数：

参数        描述
-T        指定链接文件
arm-none-eabi-gcc -o test.elf main.o startup_stm32f10x_hd.o -mthumb -mcpu=cortex-m3 -T stm32_flash.ld -specs=nosys.specs -static -Wl,-cref,-u,Reset_Handler -Wl,-Map=test.map -Wl,--gc-sections -Wl,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80 -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group
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6.生成bin文件和hex文件
利用arm-none-eabi-objcopy工具可以将elf文件转化为适合于单片机的bin文件和hex文件，其中参数-O（大写o）用于指定输出文件的格式（默认是bin格式）

arm-none-eabi-objcopy test.elf test.bin
arm-none-eabi-objcopy test.elf -Oihex test.hex
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7.编写一个makefile雏形
TARGET=test
CC=arm-none-eabi-gcc
OBJCOPY=arm-none-eabi-objcopy
RM=rm -f
CORE=3
CPUFLAGS=-mthumb -mcpu=cortex-m$(CORE)
LDFLAGS = -T stm32_flash.ld -Wl,-cref,-u,Reset_Handler -Wl,-Map=$(TARGET).map -Wl,--gc-sections -Wl,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80 -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group
CFLAGS=-g -o
$(TARGET):startup_stm32f10x_hd.o main.o
        $(CC) $^ $(CPUFLAGS) $(LDFLAGS) $(CFLAGS) $(TARGET).elf
startup_stm32f10x_hd.o:startup_stm32f10x_hd.s
        $(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@
main.o:main.c
        $(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@

bin:
        $(OBJCOPY) $(TARGET).elf $(TARGET).bin
hex:
        $(OBJCOPY) $(TARGET).elf -Oihex $(TARGET).hex
clean:
        $(RM) *.o $(TARGET).*
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使用命令make编译生成elf文件；
使用命令make bin将elf文件转化生成bin文件；
使用命令make hex将elf文件转化生成hex文件；
使用命令make clean即可清除掉所有编译产生的文件。
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