Ubuntu 环境下交叉编译运行正点原子的程序
Ubuntu 环境下交叉编译运行正点原子的程序
在校学生，求职过程中对方要求在Ubuntu环境下交叉编译stm32的程序，我觉得很有意思，因为之前就听说过可以在Linux环境下运行stm32的程序，因此我决定试一试。
此贴并不是教程，只是记录下作者做这个实验的全过程，如果此贴能帮助别人，作者甚是欣慰。
1.环境搭建
环境的搭建建议大家下载一个虚拟机而不是给电脑装双系统，并在虚拟机中安装Ubuntu。这里往上有很多的教程且不是本文的重点，因此不赘述。本文使用配置为：
主机：win10
虚拟机：VM15
Ubuntu ：16.04（插一句话，个人觉得Ubuntu是最像的Windows的Linux系统）
注意：在Ubuntu环境下进入root权限需要在终端输入 sudo su 。密码不变。
2.基本配置
- 建议先安装VMtools,这在后面复制文件、调整界面大小方便很多，方法百度。
- 环境搭建完之后，我们需要用到gcc-arm-none-eabi这个软件，具体过程可参考gcc-arm-none-eabi的安装，这个是实现交叉编译的核心步骤，里面主要是编译文件的命令。注意：在此博客中有这一步骤： “打开profile文件后我们在其末尾添加路径 ” 在执行这一步骤时，先进入到bin文件，可使用PWD直接获得路径并复制在profile文件中，可保证路径的正确。
- 下载器的安装 有人用STLINK，有人用JTAK，那就不如直接用openocd下载程序，可以理解它就是个万精油，什么下载器都可以下载程序，下载教程为openocd的下载安装 。 注意：安装的时候要在root下进行，以及在后序下载程序的时候也要在root下载；
3.项目的创建
如标题所言，我想直接把正点原子的程序放到Ubuntu环境运行。我身边只有F429的板子，因此就以就以F429的跑马灯为例。
- 在Ubuntu中的document中新建一个文件夹
- 打开正点原子的跑马灯程序，把所有的文件夹复制进去，对是所有。其实user中的.uvprojx文件可以不要，因为这个是用keil打开的。
- 除此之外，我们还需要几个文件，首先是startup_stm32f429_439xx.s启动文件，也许你会疑惑，这个文件在正点原子文件里有啊，怎么还要添加。事实上，打开正点原子这个startup后你会看到
这个文件仅仅是在MDK环境下才有效，而我们要在gcc下交叉编译就不能用这个文件。所使用的的startup文件以及其他文件在下面的百度云。另一个文件是STM32F429IGTx_FLASH.ld连接文件，还有cmsis_gcc.h(带gcc就知道什么意思了，放在CORE中)。 - 修改sys.c 在sys.c文件的最后 把代码改成`
//THUMB指令不支持汇编内联
//采用如下方法实现执行汇编指令WFI
void WFI_SET (void)
{
__asm__ __volatile__("WFI");
}
//关闭所有中断(但是不包括fault和NMI中断)
void INTX_DISABLE(void)
{
__asm__ __volatile__("CPSID I");
__asm__ __volatile__("BX LR");
}
//开启所有中断
void INTX_ENABLE(void)
{
__asm__ __volatile__("CPSIE I");
__asm__ __volatile__("BX LR");
}
//设置栈顶地址
//addr:栈顶地址
void MSR_MSP(u32 addr)
{
__asm__ __volatile__("MSR MSP, r0");
__asm__ __volatile__("BX r14");
}
到此为止，文件的准备工作已经完成。总结一下就是添加startup、STM32F429IGTx_FLASH.ld、cmsis_gcc.h文件，以及修改sys.c文件。
此时，文件夹里的文件应该是这样
4.makefile的编写
makefile的编写是重中之重中之重中之重！！！makefile可以编译文件，生成hex ，bin文件，下载代码，删除中间文件等。上文引用的贴中给出了makefile的代码，但是缺少了启动文件，显然是不完整的。我也是借用别人的模板，加以修改。撰写makefile过程如下：
- 在上述文件位置右击-newdocument-emptydocument，之后重命名为makefile，打开后找到右下角的文件类型，选择Makefile。这样就可以生成一个makefile文件了；
- 代码如下：
# F429led_test
######################################
# target the name of project
######################################
TARGET = LED_test
# get current path ,Defined as TOP
TOP=$(shell pwd)
######################################
# building variables
######################################
# debug build?
DEBUG = 1
# optimization
OPT = -O0
#######################################
# paths
#######################################
# source path
# firmware library path
PERIFLIB_PATH =
# Build path Storage location of intermediate files and target files
BUILD_DIR = $(TOP)/OBJ
######################################
# source
######################################
# C sources find all .C files
C_SOURCES = $(shell find ./ -name '*.c')
# ASM sources fidn startup file
ASM_SOURCES = \
startup_stm32f429_439xx.s
######################################
# firmware library
######################################
PERIFLIB_SOURCES =
#######################################
# binaries, Define compile command
#######################################
BINPATH = /home/baishun/Documents/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3/bin
PREFIX = arm-none-eabi-
CC = $(BINPATH)/$(PREFIX)gcc
AS = $(BINPATH)/$(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
CP = $(BINPATH)/$(PREFIX)objcopy
AR = $(BINPATH)/$(PREFIX)ar
SZ = $(BINPATH)/$(PREFIX)size
HEX = $(CP) -O ihex
BIN = $(CP) -O binary -S
#######################################
# CFLAGS
#######################################
# cpu
CPU = -mcpu=cortex-m4
# fpu
FPU = -mfpu=fpv4-sp-d16
# float-abi
FLOAT-ABI = -mfloat-abi=hard
# mcu
MCU = $(CPU) -mthumb $(FPU) $(FLOAT-ABI)
# macros for gcc
# AS defines
AS_DEFS =
# C defines
C_DEFS = \
-DSTM32F429xx\
-DUSE_HAL_DRIVER\
# AS includes
AS_INCLUDES =
# C includes
C_INCLUDES = -I $(TOP)/CORE \
-I $(TOP)/HALLIB/STM32F4xx_HAL_Driver/Inc \
-I $(TOP)/HARDWARE \
-I $(TOP)/SYSTEM \
-I $(TOP)/USER \
# compile gcc flags
ASFLAGS = $(MCU) $(AS_DEFS) $(AS_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections
CFLAGS = $(MCU) $(C_DEFS) $(C_INCLUDES) $(OPT) -Wall -fdata-sections -ffunction-sections
ifeq ($(DEBUG), 1)
CFLAGS += -g -gdwarf-2
endif
# Generate dependency information
CFLAGS += -MMD -MP -MF"$(@:%.o=%.d)" -MT"$(@:%.o=%.d)"
#######################################
# LDFLAGS
#######################################
# link script
LDSCRIPT = STM32F429IGTx_FLASH.ld
# libraries
LIBS = -lc -lm -lnosys
LIBDIR =
LDFLAGS = $(MCU) -specs=nano.specs -T$(LDSCRIPT) $(LIBDIR) $(LIBS) -Wl,-Map=$(BUILD_DIR)/$(TARGET).map,--cref -Wl,--gc-sections,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80
# default action: build all
all: $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf $(BUILD_DIR)/$(TARGET).hex $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin
#######################################
# build the application
#######################################
# list of objects
OBJECTS = $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(C_SOURCES:.c=.o)))
vpath %.c $(sort $(dir $(C_SOURCES)))
# list of ASM program objects
OBJECTS += $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(ASM_SOURCES:.s=.o)))
vpath %.s $(sort $(dir $(ASM_SOURCES)))
$(BUILD_DIR)/%.o: %.c | $(BUILD_DIR)
$(CC) -c $(CFLAGS) -Wa,-a,-ad,-alms=$(BUILD_DIR)/$(notdir $(<:.c=.lst)) $< -o $@
$(BUILD_DIR)/%.o: %.s | $(BUILD_DIR)
$(AS) -c $(CFLAGS) $< -o $@
$(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf: $(OBJECTS)
$(CC) $(OBJECTS) $(LDFLAGS) -o $@
$(SZ) $@
$(BUILD_DIR)/%.hex: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
$(HEX) $< $@
$(BUILD_DIR)/%.bin: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
$(BIN) $< $@
$(BUILD_DIR):
mkdir $@
#######################################
# clean up
#######################################
clean:
-rm -fR .dep $(BUILD_DIR)
flash:
openocd -f /home/baishun/Documents/openocd-0.10.0/tcl/interface/stlink-v2.cfg -f /home/baishun/Documents/openocd-0.10.0/tcl/target/stm32f4x.cfg -c init -c halt -c "flash write_image erase $(TOP)/OBJ/LED_test.hex" -c reset -c shutdown
#######################################
# dependencies
#######################################
-include $(shell mkdir .dep 2>/dev/null) $(wildcard .dep/*)
# *** EOF ***
这个makefile看不懂没关系，只需要把一些地方改改就能用了，其他的暂时不需要了解，接下来就是要修改的地方。
- 把当前路径定义为TOP，这样在后面可直接拿来用。
- BUILD_DIR 是生成的中间文件以及最终的hex等文件的存储位置，这里是OBJ，也可换成其他的文件夹。
- ASM_SOURCES 就是startup文件了，如果用F1的板子，就把这里换成F1的启动文件。
- MUC 是板子的配置，这里是m4，如果F1就是m3，其他配置可百度。
- LDSCRIPT 是连接文件，和startup同理。
- C_DEFS 很重要，用keil打开跑马灯工程
点击上面的魔术棒会出来这个界面，其中Define中的定义就是C_DEFS 要定义的，直接复制就行了。下面的includ path 就是 C_INCLUDES ，这应该很好理解。 - 上述步骤已经把要编译的文件准备好了，如果一切顺利就会生成hex文件，接下来就是下载程序。在最后的makefile中的flash命令中，先配置了stlink，再用stlink下载程序。如果用jlink只需换一下就行了。这里每个人的路径可能不一样。可以先在Ubuntu home下搜索tcl定位到路径后 再终端输入pwd获得路径。
注意： 在makefile中，换行符 \ 后面不能有空格，每个命令要用tab键开始，目前，要修改的地方就这些了，如果想要看懂全部代码可百度。
5.makefile的运行
1. 编译程序
至此，界面里的文件应该如此
右击打开终端，输入make运行，如果一切顺利的话，代码一直在跑，看着很爽，最后成功之后是这样的
/home/baishun/Documents/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3/bin/arm-none-eabi-size /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.elf
text data bss dec hex filename
7320 12 1948 9280 2440 /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.elf
/home/baishun/Documents/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3/bin/arm-none-eabi-objcopy -O ihex /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.elf /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.hex
/home/baishun/Documents/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3/bin/arm-none-eabi-objcopy -O binary -S /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.elf /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.bin
可以看到hex bin文件已经生成，接下来就是下载。
2. 下载程序
我用STLINK下载器，需要用到USB，打开VM的设置，找到USB，设置如下：
之前USB兼容性选择3.0，每次连接STLINK虚拟机会卡死，不得不重启电脑。这里改成2.0就行了。插线后 选择 虚拟机-可移动设备-STLINK-连接虚拟机。之后会看到右下角已连接STLINK
然后，在root权限下，输入make flash ,这意思是运行makefile下面的flash命令，成果后
root@baishun-virtual-machine:/home/baishun/Documents/stm32f429_led# make flash
openocd -f /home/baishun/Documents/openocd-0.10.0/tcl/interface/stlink-v2.cfg -f /home/baishun/Documents/openocd-0.10.0/tcl/target/stm32f4x.cfg -c init -c halt -c "flash write_image erase /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.hex" -c reset -c shutdown
Open On-Chip Debugger 0.10.0
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
Info : auto-selecting first available session transport "hla_swd". To override use 'transport select ' .
Info : The selected transport took over low-level target control. The results might differ compared to plain JTAG/SWD
adapter speed: 2000 kHz
adapter_nsrst_delay: 100
none separate
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
Info : clock speed 1800 kHz
Info : STLINK v2 JTAG v24 API v2 SWIM v4 VID 0x0483 PID 0x3748
Info : using stlink api v2
Info : Target voltage: 3.228135
Info : stm32f4x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
target halted due to debug-request, current mode: Handler HardFault
xPSR: 0x01000003 pc: 0xfffffffe msp: 0xffffffd8
auto erase enabled
Info : device id = 0x20016419
Info : flash size = 1024kbytes
Info : Single Bank 1024 kiB STM32F42x/43x/469/479 found
target halted due to breakpoint, current mode: Handler HardFault
xPSR: 0x61000003 pc: 0x20000046 msp: 0xffffffd8
wrote 16384 bytes from file /home/baishun/Documents/stm32f429_led/OBJ/LED_test.hex in 1.438171s (11.125 KiB/s)
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
adapter speed: 1800 kHz
shutdown command invoked
可以看到，这里显示了芯片的ID，flash大小等信息，说明连接成果，Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz 的意思是无法匹配2000KHZ，已换成1800KHz,这个不是错误，可以忽略。
3. 清空文件
此时，打开OBJ文件，会发现里面有很多.o文件，可以运行 make clean删除OBJ文件。
6 总结
在使用Ubuntu的过程中，有几个点说明一下：
- 主机复制文件到虚拟机最好一次复制一个文件，可将多个文件压缩成一个压缩包再进行复制，否则虚拟机会卡死，只能重启。
- 之前就知道Linux有很高的可移植性，可具体体现在哪呢？原来是这样啊。
- 2020.6.9完成跑马灯，以后如果有什么问题会补充。
- 我们都是在沙滩上捡贝壳的孩子，如果有问题可以评论。