Сейчас мы расскажем, как как создавать приложения для микроконтроллеров AVR программируя на языке Си, с помощью среды разработки Code::Blocks.
Code::Blocks ориентирована на разработку приложений на языках C и C++ и входит в состав всех современных популярных дистрибутивов Linux. Официальная версия 8.02 (на ноябрь 2009).
Знакомство со средой
Code::Blocks – свободная кроссплатформенная интегрированная среда разработки приложений. В ее основе лежит архитектура подключаемых модулей, что дает возможность неограниченно расширять возможности среды.
Среди возможностей среды хотелось бы особо выделить следующие:
- подсветка синтаксиса, которую можно настраивать по своему усмотрению и дополнять;
- сворачивание блоков текста программы;
- настраиваемое дополнение кода и обозреватель классов;
- гибкая обработка отступов;
- поддержка различных стилей форматирования исходного текста, причем их можно настраивать по своему усмотрению.
Code::Blocks поддерживает множество компиляторов, в том числе целый ряд компиляторов для микропроцессоров:
- GNU ARM GCC Compiler
- GNU AVR GCC Compiler
- SDCC (Small device C compiler)
Code::Blocks работает непосредственно в операционной системе, не требуя каких-либо интерпретаторов, отсюда легкость и быстрота этой IDE.
Кроме того, ее легко можно использовать совместно с GDB для отладки программ.
Code::Blocks ориентирована на разработку приложений на языках C и C++ и входит в состав всех современных популярных дистрибутивов Linux. Официальная версия 8.02 (на ноябрь 2009).
Вам наверное известно, что для создания AVR-приложений необходимо, чтобы были установлены три основных пакета из комплекта AVR GCC:
- avr-gcc (компилятор и ассемблер),
- avr-binutils (компоновщик и ряд полезных инструментов)
- avr-libc (стандартная библиотека С для процессоров Atmel AVR).
Современные популярные дистрибутивы Linux содержат пакеты AVR GCC в своих репозиториях. Теперь, когда установлены и Code::Blocks, и AVR GCC, можно приниматься за дело.
- avr-gcc (компилятор и ассемблер),
- avr-binutils (компоновщик и ряд полезных инструментов)
- avr-libc (стандартная библиотека С для процессоров Atmel AVR).
Современные популярные дистрибутивы Linux содержат пакеты AVR GCC в своих репозиториях. Теперь, когда установлены и Code::Blocks, и AVR GCC, можно приниматься за дело.
Первый запуск
При первом же запуске Code::Blocks становится понятно, что интерфейс вцелом достаточно знаком по работе с другими средами разработки. Привычные пункты меню, панель просмотра проектов, дерево файлов, окно вывода компилятора и отладчика, кнопки на панели инструментов, см. рис.1.
Слева расположена панель «Management», три вкладки которой так или иначе имеют отношение к проекту. На первой вкладке, «Projects», приводится список открытых в рабочем пространстве проектов и файлов этих проектов. Файлы автоматически разделяются на три секции: «Sources» («исходные тексты»), «Headers» («заголовочные файлы» и «Others» («другие»). Двойное нажатие на имени файла открывает его в редакторе. На вкладке “Symbols” приводятся все функции, переменные, перечисления, директивы препроцессора и классы, существующие в проекте. Двойное нажатие на любом из этих элементов приведет к перемещению на него курсора в редакторе.
Окно сообщений «Logs & others», расположенное внизу, служит для вывода сообщений (в этом окне также несколько вкладок). На вкладке “Code::Blocks” выводятся сообщения среды, здесь можно получить информацию о возникновении в ней проблем. Вкладка “Build log” показывает команды, выполняемые в процессе сборки приложения. И последняя вкладка “Build messages” предназначена для вывода ошибок и предупреждений компилятора (в сообщения включаются имя файла и номер строки, где найдена ошибка).
Рис.1. Общий вид Code::Blocks
Создание проекта
Если еще ни одного проекта в рабочем пространстве не создано, то после запуска Code::Blocks в центральной панели активна только вкладка «Start here». Для создания нового проекта нужно выбрать команду «Create a new project» или пункт меню «File->New->Project». В любом случае откроется окно выбора шаблона будущего проекта, в котором мы указываем шаблон «AVR Project» и нажимаем кнопку «Go».
Появится приветственное окно мастера создания AVR-проекта. Нажмите кнопку «Next» и в открывшемся диалоговом окне введите название проекта и каталог, в котором он будет находиться. На основании этих данных программа автоматически предложит пользователю имя файла проекта с расширением *.cbp и каталог проекта, который будет создан. Далее следует нажать кнопку «Next».
В следующем окне предлагается выбрать конфигурации сборки, которые будут использоваться в проекте. По умолчанию активны обе конфигурации: Debug и Release. Компилятор «GNU AVR GCC Compiler» указан заранее. Также здесь можно изменить стандартные каталоги для скомпилированных файлов конфигураций.
В следующем окне мы указываем тип целевого процессора, выбрав его из выпадающего списка (позже это можно сделать в параметрах компиляции). Если в проекте используется внешняя память, стоит указать ее параметры. Далее следует задать значение глобальной переменной проекта F_CPU, указав тактовую частоту процессора в герцах. По умолчанию включено создание файла карты символов (.map) и hex-файлов, а также файла дизассемблерного листинга (.lss). Еще полезно включить параметр «Run avr-size after build» – тогда в конце журнала сборки проекта появится информация о том, сколько места будет занято в памяти программ и в оперативной памяти. По какой-то причине включение параметра создания листинга не оказывает никакого действия при создании проекта, и нужно вручную добавить соответствующую команду в «Pre/post build steps». Нажмите кнопку «Finish» (рисунок 2).
Рисунок 2. Последнее окно мастера создания AVR-проекта
Проект создан, и в него автоматически добавлен первый файл – main.c.
Настройка проекта и среды разработки
Если проект создан с помощью шаблона AVR-проекта, то практически сразу можно перейти к программированию. Тем не менее, мы пройдемся по основным параметрам, чтобы убедиться, что все настроено правильно.
- Выберите пункт меню «Project->Build options». Откроется окно настроек параметров сборки (рисунок 3). В левой панели находится дерево целей сборки. На самом верхнем его уровне – настройки сборки для всего проекта. Удобнее всего сначала указать параметры для всего проекта, а уже затем добавлять что-то в отдельных вариантах сборки.
Рисунок 3. Параметры сборки проекта
Прежде всего нужно убедиться в том, что в поле «Selected Compiler» выбран «GNU AVR GCC Compiler». Ниже, на вкладке «Compiler Flags», приводятся флаги компилятора. По умолчанию здесь уже включен полезный флаг «Enable all compiler warnings». Также стоит убедиться в том, что мы правильно выбрали тип процессора, для которого разрабатывается проект.На вкладке «#defines» показано значение переменной F_CPU, если оно было задано при создании проекта.На вкладке «Linker Options» в панели «Other linker options» видно, что компоновщику задан правильный параметр -mmcu, а в левой панели «Link libraries» нужно указать необходимые для проекта библиотеки, если они есть.Перейдите к вкладке «Search directories». Ниже, на вкладке «Compiler», нужно вставить путь к заголовочным файлам, например, /usr/avr/include/. Для этого воспользуйтесь кнопкой «Добавить» и впишите правильный путь. Аналогично, на вкладке «Linker» указываем путь к библиотекам AVR GCC, например, /usr/avr/lib.Вкладка «Pre/post build steps». В поле «Post-build steps» можно увидеть команды для запуска утилит avr-size, avr-objcopy, avr-objdump. Например, для получения листинга (поскольку включение параметра «Create extended listing file» в мастере создания проекта не производит нужного эффекта, по крайней мере в версии 8.02) добавляем такую команду:avr-objdump -h -S $(TARGET_OUTPUT_FILE) > $(TARGET_OUTPUT_FILE).lss
Если теперь с параметров всего проекта переключиться на более конкретные цели сборки, например, Debug или Release, то можно внести некоторые изменения в параметры сборки. При этом обратите внимание на то, что стал доступен параметр «Policy». Его стандартное значение – «Append target options to project options», т.е. к общим параметрам проекта добавляются параметры для конкретной цели сборки. Есть и другие варианты объединения настроек разных уровней. Это позволяет гибко настраивать проект, не повторяя уже введенные общие параметры.Стандартные настройки предусматривают автоматическое включение создания отладочной информации в цели Debug (параметр «-g») и оптимизацию размера полученной программы в цели Release (параметр «-Os»). - Выберите пункт меню «Project->Properties». Здесь стандартные настройки вполне подходят, чтобы начать работать с проектом, ничего в них не меняя. Стоит обратить внимание на вкладку «Build targets». Для каждой цели сборки (по умолчанию: Debug и Release) указывается, куда записываются получаемые объектные файлы, а в поле «Build target files» можно задавать, какие исходные файлы участвуют в данной сборке (рисунок 4).
Рисунок 4. Настройки целей сборки
При желании можно свой настроенный проект сохранить как шаблон для будущих проектов. Для этого нужно выбрать команду меню «File->Save project as user template...» и ввести имя шаблона. В дальнейшем, при создании нового проекта, можно выбрать желаемый шаблон в категории «User templates» (рисунок 5). После этого потребуется задать пустой каталог, где будет создан новый проект, а затем отредактировать имя проекта.Рисунок 5. Выбор пользовательского шаблона
Можно даже изменить существующий стандартный шаблон. Для этого в окне выбора шаблонов нажмите правую кнопку мыши на нужном шаблоне и воспользуйтесь опцией «Edit this script» в появившемся меню. - Перед тем как что-нибудь собирать, нужно еще заглянуть в глобальные настройки компилятора. Это делается через главное меню: «Settings->Compiler an debugger settings». В открывшемся окне левой панели нажмите на значок «Global compiler settings». На самом верху правой панели в верхнем поле «Selected compiler» выберите «GNU AVR GCC compiler» (рисунок 6).
Рисунок 6. Глобальные пути для заголовочных файлов
На вкладке «Compiler settings» вряд ли стоит что-либо менять: эти параметры станут стандартными для всех AVR-проектов. А вот на вкладках «Search directories->Compiler» и «Search directories->Linker» в моем случае уже стояли стандартные пути /usr/include и /usr/lib соответственно, что было неверно. Можно тут указать правильные пути (например, /usr/avr/include и /usr/avr/lib), а в настройках проекта удалить эти же пути, я же просто очистил эти поля кнопками «Clear», потому что параметры проекта к этому моменту уже были настроены.На вкладке «Toolchain executables» проверяем, правильно ли указаны имена исполняемых файлов из комплекта AVR GCC и пути к ним. С помощью кнопки «autodetect» можно попробовать автоматически определить все эти значения. Если же что-то получилось не так (например, дистрибутив AVR GCC оказался с экзотическими именами и каталогами для размещения), то это как раз место, где все можно исправить вручную. На рисунке 7 в поле «Compiler's installation directory» должно быть указано «/usr», если программы AVR GCC размещаются в каталоге /usr/avr/.Рисунок 7. Имена файлов из пакета AVR GCC
И последнее. На вкладке «Other settings» есть поле «Compiler logging». В нем можно задать режим журналирования процесса компиляции. Рекомендуется установить здесь значение «Full command line». Это позволит подробно проследить команды, используемые при сборке.
Теперь Code::Blocks готов к сборке проекта!
Использование собственного makefile для своего проекта
Всегда может возникнуть нестандартная ситуация, когда процесс сборки проекта нужно взять под свой полный контроль. Для этого в Code::Blocks предусмотрена возможность работы с собственным файлом сборки. Чтобы воспользоваться ею, необходимо создать пустой проект и сохранить его. Теперь нужно указать, что используется собственный makefile:
- Выберите пункт меню «Project -> Properties».
- Перейдите на вкладку "Project Settings".
- Поставьте галочку в поле "This is a custom makefile".
- Убедитесь, что указано правильное имя файла в поле «Makefile:».
- Теперь на вкладке «Build targets» нужно изменить или добавить цели сборки в соответствии с имеющимся makefile, например:
all cleanall
При использовании собственного makefile следует проверить, какие команды имеются на вкладке «Make Commands» в пункте меню «Project ->Build Options».
Пробная программа
Во вновь созданном по AVR-шаблону проекте уже имеется файл main.c, который содержит заготовку модуля main для программы на С. Напишем новую программу на С++.
Воспользуйтесь опцией меню «File->New->File...» , выберите «C++ source» и нажмите кнопку «Go». Появится приветственное окно мастера создания нового исходного файла. Нажмите кнопку «Next» и в следующем окне выберите язык программирования для этого файла: С++. Далее укажите имя файла (например, sample.cpp) и полный путь к этому файлу, для чего нажмите кнопку «...» справа от поля с именем файла. Затем нужно указать, в каких целях сборки этот файл будет присутствовать, для чего можно просто нажать кнопку «All». Нажмите кнопку «Finish».
В созданный пустой файл впишите простейшую C++ программу:
int main(void)
{
const int some_size = 1000;
while (true)
{
for (int i = 0; i < some_size; i++)
int a = 3; // какое-нибудь действие
}
return 0; // никогда не дойдет сюда
}
Сохраните файл, нажав клавиши Ctrl+S. Файл main.c нам не нужен, его можно удалить из проекта, нажав на его имени правую кнопку мыши и выбрав из появившегося меню команду «Remove file from project» (рисунок 8).
Рисунок 8. Выбор шаблона для нового файла
При вводе комментариев на русском языке я то и дело натыкался на досадный сбой в работе редактора: иногда он отказывается вводить кириллицу. По всей видимости, это связано с работой в Unicode. Временно решить проблему можно, введя лишний пробел, после этого текст нормально пишется. Затем этот пробел можно удалить.
Скомпилируем программу. Для этого нужно выбрать команду меню «Build->Build» или нажать знакомую многим комбинацию клавиш Ctrl+F9, также можно использовать кнопку с голубой шестеренкой в панели инструментов. Программа будет скомпилирована, а окно сообщений внизу экрана автоматически переключится на вкладку «Build messages», где будет сказано, что сборка закончена, получилось 0 ошибок и одно предупреждение: в строке 8 неиспользованная переменная «a».
Немного об отладке
Подход к отладке AVR-приложений в значительной степени зависит от используемого оборудования. При наличии устройства AVR JTAG ICE можно производить внутрисхемную отладку, подключаясь с его помощью к процессору, используя для этого утилиту avarice. Если такого устройства нет, воспользуйтесь имитатором процессора simulavr. К сожалению, этот проект уже несколько лет не развивается, но разработчики продолжают выпускать исправления.
Чтобы настроить отладку в Code::Blocks, нужно открыть свойства проекта «Project->Properties» и перейти на вкладку «Debugger». Здесь в поле «Select target» выбираем «Debug». Для этой конфигурации на вкладке «Remote connection» указываются параметры подключения avr-gdb к удаленной цели отладки:
- «Connection type» : TCP.
- «IP address» : localhost, если устройство отладки (или имитатор) подключено к этому же компьютеру.
- «Port»: например, 1212.
Теперь на вкладке «Additional commands» в поле «After connection» нужно вписать следующие команды для отладчика:
load break main
Первая команда загрузит программу в цель отладки (микропроцессор или имитатор), а вторая вставит точку останова на функции main.
Перед отладкой нужно запустить в терминале simulavr:
simulavr -g -p 1212 -d atmega128
(для процессора atmega128), получится примерно такой вывод:
$ simulavr -g -p 1212 -d atmega128 Simulating a atmega128 device. ... main.c:415: MESSAGE: Simulating clock frequency of 8000000 Hz Waiting on port 1212 for gdb client to connect...
Если устройство подключено к последовательному порту /dev/ttyS0, запуск avarice можно произвести такой командой:
avarice -j /dev/ttyS0 -P atmega128 :1212
Теперь можно запускать отладку в Code::Blocks при помощи команды меню «Debug->Start». В окне, где запущен simulavr, добавятся примерно такие сообщения:
Connection opened by host 127.0.0.1, port -14999. decoder.c:737: MESSAGE: BREAK POINT: PC = 0x00000068: clock = 34
При этом в редакторе Code::Blocks будет загружен исходный текст, содержащий функцию main, и курсор отладчика остановится на этой функции, как это показано на рисунке 9. Теперь можно пользоваться удобными кнопками для управления отладчиком в панели инструментов, просматривать значения переменных и так далее. Более подробно об отладке можно узнать в документации на gdb, simulavr или avarice.
Рисунок 9. Отладка
Заключение
Итак, мы рассказали, как, затратив минимум усилий и времени, не обращаясь к документации и руководствам, быстро приступить к разработке AVR-приложений с использованием замечательной и быстро развивающейся среды разработки Code::Blocks. В настоящее время интерфейс среды переведен на множество языков и, возможно, скоро локализованные файлы войдут в состав основной ветви разработки.
В следующей статье нам предстоит познакомиться с использованием Eclipse для сборки приложений для широкого спектра микропроцессоров с небольшим размером оперативной памяти, для которых предназначен открытый компилятор SDCC.
Комментариев нет:
Отправить комментарий