VSCode下搭建 ARM Cortex-M 开发环境 -- Part 0 开发工具安装

Part 0 开发工具安装
Part 1 编译环境搭建
Part 2 调试环境搭建

VSCode下搭建 ARM Cortex-M 开发环境 -- Part 0 开发工具安装

前言

本章旨在记录之后章节所需要用到的一些软件，具体包含以下几个部分：

安装VSCode

安装Cygwin

安装GNU Arm Embedded Toolchain

安装OpenOCD

安装STM32相关软件

下载FreeRTOS源码

安装Python（可选）

VSCode 安装

VSCode 是一款相当棒的Editor。
跨平台使用，再也不用纠结不同OS下撸Code感觉不一样了。
极强的可玩性，很适合大家在上面折腾。比起之前用的一些IDE, VSCode更加Open,啥东西都可以自己调教。
最最重要的是：高颜值。每天在上面撸Code心情比以前好多了。
VSCode具体安装过程就不阐述了，大家去下面的官网Download安装即可。
VSCode官网

VSCode下搭建 ARM Cortex-M 开发环境 -- Part 0 开发工具安装_第1张图片

VSCode.png

装好了VSCode后，下一步就是装VSCode插件了。下图中列举了笔者这边常用的几款插件，大家可以安装一下。

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VSCode插件.png

Cygwin 安装

Windows下cmd和Powershell实在是太难用了，所以选择了Cygwin作为主要Terminal。
大家可以去如下官网Download Cygwin, 然后一路next就安装好了（记得选好安装路径和Package路径）。
Cygwin官网

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Cygwin.png

安装好Cygwin后，就得安装之后所需要用的Packages了。
第一次用Cygwin的小伙伴，可能会懵逼了： 咋安装Package啊？嘿嘿，不用担心，重新run一下刚才下好的setup-x86_64.exe，然后一路next到看到下面界面就可以了。

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Package选择界面.png

在下图中的 Search栏里面填所需要安装的Package name,例如git,即可搜到Package了。安装Package的话，只需要把 New栏中的状态点到所需要安装的版本，然后一路Next就好了。

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安装Package.png

下图列举了后面所需要用到的Packages。 小伙伴麻烦安装下，不然后续步骤会遇到Error哦！

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Packages.png

装好Cygwin， 运行下桌面的Cygwin64 Terminal,即可在windows运行类UNIX模拟环境了。

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Cygwin64 Terminal.png

PS:其实在Win10下 Ubuntu On Windows 也是非常好用的，可惜笔者的SSD实在太小了才120G，所以并未选择Ubuntu On Windows作为主要Terminal。

GNU Arm Embedded Toolchain 安装

接下来就是最重要的Toolchain安装了。小伙伴们只需要去ARM官网download最新的安装文件，然后一路Next,安装到想要安装的路径即可。
GNU Arm Embedded Toolchain ARM官网

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GNU Arm Embedded Toolchain.png

安装过程中记得 选上把GNU Arm Embedded Toolchain加到环境变量的选项。(如果安装过程中忘记了，也不用担心，执行一下{arm toolchain path}\gcc-arm-none-eabi\bin\gccvar.bat)
成功安装了GNU Arm Embedded Toolchain以后，既可以在Cygwin Terminal中执行下述命令查看arm-none-eabi-gcc版本状况了。
arm-none-eabi-gcc --version

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arm-none-eabi-gcc version.png

安装完GNU Arm Embedded Toolchain以后，可以查看到{arm toolchain path}\gcc-arm-none-eabi\bin下已经有各种GNU tools，那么就可以愉快地使用它们进行开发了。例如，使用arm-none-eabi-gdb进行程序Debug。

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arm GDB.png

OpenOCD 安装

对于使用GDB debugger来说，调试嵌入式目标系统当然少不了安装GDB server了。GNU Arm Embedded Toolchain document里面有介绍ARM官方推荐使用pyOCD，不过笔者对其不熟悉，所以还是选择大家常用的OpenOCD当作GDB server了。
OpenOCD安装方式和上述所有软件安装方式都不一样（熟悉Linux软件安装的小伙伴对此会心一笑）,小伙伴们要打起注意咯。

从OpenOCD上download下最新的OpenOCD source code。
OpenOCD官网

OpenOCD.png
download好openocd压缩包后，解压缩到所需安装的文件夹下

openocd-0.10.0.png
在Cygwin Terminal中进入到上一步解压缩的路径中，然后执行以下command完成OpenOCD的编译和安装。

进入到OpenOCD文件夹下.png

./configure --enable-stlink --enable-cmsis-dap 
make 
make install

简单介绍下上述几条command作用：
./configure --enable-stlink --enable-cmsis-dap 用于配置接下来要编译的openocd要支持哪些Debugger。因为笔者接下来用的是stm32板子上自带的st-link debugger, 所以加上了 --enable-stlink参数。加上了--enable-cmsis-dap参数是因为CMSIS-DAP是ARM官方DEBUG Cortex-M MCU的标准接口固件，很多Debugger都支持这种标准。
CMSIS-DAP 官方介绍

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CMSIS-DAP.png

除了这些Debugger以外，openocd还支持其他一些常见的Debugger，例如--enable-openjtag (OpenJTAG) ， --enable-jlink(J-Link) ，小伙伴们可以根据自己用的Debugger加上相应的参数即可编译出支持所用的Debugger的openocd执行文件。
make 根据configure的配置，编译openocd
make install 安装编译好的openocd
成功安装好适合自己Debugger的OpenOCD以后，在Cygwin Terminal中执行下述命令即可查看openocd状况了。

openocd --version

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查看OpenOCD版本.png

至此OpenOCD已经安装好，等到后面章节进行GDB Debug的时候，就可以使用OpenOCD当作GBD Server了。

STM32相关软件安装

因为笔者这边使用的是STM公司的STM32F429 Discovery board，所以当然得用到一些STM公司的Tools。

ST-LINK driver
使用STM32F429 Discovery board上面自带的ST-LINK Debugger，当然得装人家的driver啦。大家可以去STM官网download安装好，然后一路next安装啦。
ST-LINK driver官方下载地址
装好ST-LINK driver后，把板子连上PC,自然可以在设备管理器里面看到ST-Link Debug。

ST-LINK driver.png
STM32 ST-LINK Utility
STM32 ST-LINK Utility 是官方提供的一款download 程序到FLASH的Tool。因为后面会用到它download程序，所以麻烦大家去安装以下。
STM32 ST-LINK Utility官方下载地址
安装好STM32 ST-LINK Utility，运行以后，点下Connect图标即可连上ST-Link了。

STM32 ST-LINK Utility.png
STM32CubeF4
STM32CubeF4是官方提供的类似SDK的东西，其中提供了大量STM32F4 MCU Hardware driver和BSP drivers等(可参考STM32CubeF4架构图)。大家可以使用STM32CubeF4中提供的API去控制硬件，省去自己造轮子的时间。

STM32CubeF4架构图.png

大家去下面的官网download STM32CubeF4即可，解压缩后即可使用STM32CubeF4了。
STM32CubeF4官方下载地址

STM32CubeF4文件结构图.png

因为笔者手头只有STM公司的ARM Cortex-M 开发板，所以后续所有开发(编译+调试+download)都是基于STM32F429 Discovery board进行的。读者可能选用的开发板和笔者并不一致，所以如果读者用的不是这款开发板，就得麻烦读者自己去选择安装一些适合读者使用的相关工具软件了。

下载FreeRTOS源码

FreeRTOS是一款开源的RTOS操作系统。
由于后续的章节会用到这款OS，所以特别在此简单介绍下如何获得FreeRTOS官方源码。

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FreeRTOS官方介绍.png

FreeRTOS官方源码下载其实很简单，主要去下面这个官方网站download exe文件或者zip文件即可。笔者这边使用的v8.2.3，建议大家也使用这个版本的source code。
FreeRTOS官方源码下载地址

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download FreeRTOS.png

移植部分请参考后续章节

安装Python（可选）

此节并不是必需，安装Python只是为了在后续章节偷一些懒而已
Python安装还是很方便的,只需去官网download最新版本的Python,然后一路Next安装即可。
Python官方下载地址

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Python.png

不过，笔者今天要推荐的是一个开源Python Project -- Anaconda。推荐大家使用Anaconda主要是因为笔者之前在学校用Python做涉及科学计算的项目时，需要安装一些科学计算相关的Python Package，例如SciPy, NumPy, matplotlib等等。在官方Python下安装这些Packages还是很麻烦，使用Anaconda就很好地避免这些麻烦。 Anaconda可以帮助大家更方便地安装和管理Python Packages, 更方便地管理Python版本和环境。
Anaconda官方下载地址

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Anaconda.png

Anaconda安装好后，在Cygwin Terminal下执行下述command即可查看conda版本。

conda --version

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查看conda版本.png

至于如何具体使用Anaconda管理Python和Packages,麻烦大家参考官网的Getting started。只需要30min,小伙伴们就可以很快上手啦。
Anaconda : Getting started

本章总结

本章的主要目的：为之后在VSCode下搭建ARM Cortex-M 开发环境打下了基础。后续章节需要依赖本章中所安装的各个软件。

VSCode: 用于editor和debug 程序
Cygwin: 用作主要Terminal
GNU Arm Embedded Toolchain: 提供arm-none-eabi-gcc, arm-none-eabi-as, arm-none-eabi-ld, arm-none-eabi-gdb等tools实现编译和调试ARM程序
OpenOCD: 当作GDB server使用
ST-LINK driver: ST-LINK在windows下的驱动程序
STM32 ST-LINK Utility: 烧些程序到STM32 FLASH的工具
STM32CubeF4: 官方SDK, 提供HAL driver等
Python(Anaconda): 运行Python程序

在下一章中，会向大家介绍如何在VSCode下搭建编译环境

VSCode下 搭建 ARM Cortex-M 开发环境 -- Part 0 开发工具安装