搭建 Makefile+OpenOCD+CMSIS-DAP+Vscode arm-none-eabi-gcc 工程模板

End-ING2023-11-09 10:08

STM32F407-GCC-Template

Arm-none-eabi-gcc + Makefile+OpenOCD+CMSIS-DAP+Vscode工程模板

一、本次环境搭建所用的软硬件

1）Windows or Linux (本文以Windows为主)

2）JLink、Daplink、Wch-Link烧录器

3）GNU Arm Embedded Toolchain交叉编译器

4）Mingw-w64 GCC for Windows 64

5）Debug 调试工具 openocd

6）Visual Studio Code

二、软件安装配置

GNU Arm Embedded Toolchain交叉编译器

进入arm开发者官网，往下滑动选择下载解压可用的ZIP压缩包文件

下载链接： Downloads | GNU Arm Embedded Toolchain Downloads -- Arm Developer

将下载好的压缩包文件解压在gcc-arm-none-eabi"文件夹中，并记住文件内"bin"文件的路径，后续需添加到系统环境变量Path中。

添加完环境变量后，进行测试，检测是否安装好。


安装Mingw-w64 GCC

点击链接进入到SourceForge官网，往下翻可以找到很多版本的下载链接，选择红色框内型号即可，不同前后缀的具体差异请参考:

MinGW gcc下载链接及sjlj、dwarf、seh异同以及gcc安装_AMDDMA的博客-CSDN博客_seh和sjlj

下载链接：

MinGW-w64 - for 32 and 64 bit Windows - Browse Files at SourceForge.net

同样，将下载好的文件解压到"gcc-arm-none-eabi"文件夹下，记住目录下的"bin"文件路径

进入"bin"文件内找到"mingw32-make"应用程序文件，复制一份并重命名为"make"。这么做有利于在命令行执行make指令，而不是输入mingw32-make。

​ 添加完环境变量后，进行测试，检测是否安装好。

3. 安装调试软件Download pre-built OpenOCD for Windows

默认安装Vscode,安装过程比较简单，参考其他文章。有了以上三个软件的支持，已经可以在VScode中编译并生成bin文件和hex文件了，但众所周知，程序员最大的工作是Debug，那就免不了需要一款调试软件了。

Debug常用的硬件有STLink、JLink，WCH-Link,DapLink.

Download pre-built OpenOCD for Windows下载链接：OpenOCD for Windows

​

同样将下载好的压缩包解压至"OpenOCD-20231002-0.12.0"，记住文件内"bin"文件的路径。

添加完环境变量后，进行测试，检测是否安装好。

综上所述，基本的软件环境已经配置好。

三、STM32-GCC-Template工程配置

  1. 工程结构

    STM32-GCC-Template 使用的标准固件库开发，当然你可以使用HAL开发(这个不重要，有库就行了)

bash 复制代码 
   - Application
      Application/inc
      Application/src
   - BspLibraries
      BspLibraries/inc
      BspLibraries/src
   - FwlibLibraries
      FwlibLibraries/CMSIS/Include
      FwlibLibraries/inc
      FwlibLibraries/src
   - Kernel
      Kernel/inc
      Kernel/src
   - SystemLibraries
      SystemLibraries/inc
      SystemLibraries/src
   - Build
     //编译过程输出文件
   - tools
     tools/startup_stm32f407xx.s
     tools/STM32F407ZGTx_FLASH.ld
   
   - Makefile
      Makefile脚本文件，重点，构建全流程脚本
      //OpenOCD 调试下载配置文件
      cmsis-dap.cfg  
      stm32f4x.cfg
  1. Makefile文件编写(重点)
bash 复制代码 
   Author = dele
   
   ######################################
   # target 构建目标
   ###################################### 
   TARGET = stm32f407-gcc-template  
   
   
   ######################################
   # building variables
   ######################################
   # debug build?
   DEBUG = 1
   # optimization
   OPT = -Og
   
   
   #######################################
   # paths
   #######################################
   # source path
   
   # firmware library path
   PERIFLIB_PATH = 
   
   # Build path
   BUILD_DIR = Build
   ######################################
   # source #   
   ######################################
   # 修改1 C源文件添加 参加文件工程，按照下面格式添加所有的c文件
   # C sources
   C_SOURCES =  \
   			Kernel/src/stm32f4xx_it.c \
   			Kernel/src/system_stm32f4xx.c \
   			FwlibLibraries/src/misc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_adc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_can.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_crc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_cryp_aes.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_cryp.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_cryp_des.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_cryp_tdes.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_dac.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_dbgmcu.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_dcmi.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_dma2d.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_dma.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_exti.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_flash.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_flash_ramfunc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_gpio.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_hash.c\
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_hash_md5.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_hash_sha1.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_i2c.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_iwdg.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_ltdc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_pwr.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_rcc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_rng.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_rtc.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_sai.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_sdio.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_spi.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_syscfg.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_tim.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_usart.c \
   			FwlibLibraries/src/stm32f4xx_wwdg.c  \
   			BspLibraries/src/key.c \
   			BspLibraries/src/led.c \
   			SystemLibraries/src/delay.c \
   			SystemLibraries/src/usart.c \
   			SystemLibraries/src/sys.c \
   			SystemLibraries/src/timer.c \
   			Application/src/main.c \
   		
   
   # ASM sources
   # 修改2 汇编启动源文件添加 
   ASM_SOURCES =  \
   tools/startup_stm32f407xx.s
   
   #######################################
   # binaries
   #######################################
   # 修改3 gcc-arm-none-eabi工具链地址
   PREFIX = arm-none-eabi-
   GCC_PATH = /SoftwareApplication/gcc-arm-none-eabi/bin
   ifdef GCC_PATH
   CC = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)gcc
   AS = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
   CP = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)objcopy
   SZ = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)size
   else
   CC = $(PREFIX)gcc
   AS = $(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
   CP = $(PREFIX)objcopy
   SZ = $(PREFIX)size
   endif
   HEX = $(CP) -O ihex
   BIN = $(CP) -O binary -S
    
   #######################################
   # CFLAGS
   #######################################
   # cpu 架构
   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
   # 修改4 全局宏定义 -DXXX 
   C_DEFS =  \
   -DSTM32F40_41xxx \
   -DUSE_STDPERIPH_DRIVER\
   
   
   # AS includes
   AS_INCLUDES = 
   
   # C includes
   # 修改5 H源文件添加 参加文件工程，按照下面格式添加所有的文件夹
   C_INCLUDES =\
   -I Kernel/inc        	 \
   -I FwlibLibraries/inc    \
   -I FwlibLibraries/CMSIS/Include \
   -I BspLibraries/inc      \
   -I SystemLibraries/inc   \
   -I Application/inc		 \
   
   
   # 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
   # 修改6 link script 链接脚本文件添加  链接脚本如何获取看参考stm32cubemx官方工程
   LDSCRIPT = \
   tools/STM32F407ZGTx_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
   
   # 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 Makefile | $(BUILD_DIR) 
   	@echo "[CC]    $<"
   	@$(CC) -c $(CFLAGS) -Wa,-a,-ad,-alms=$(BUILD_DIR)/$(notdir $(<:.c=.lst)) $< -o $@
   
   $(BUILD_DIR)/%.o: %.s Makefile | $(BUILD_DIR)
   	@echo "[AS]    $<"
   	@$(AS) -c $(CFLAGS) $< -o $@
   
   $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf: $(OBJECTS) Makefile
   	@echo "[HEX]   $< -> $@"
   	@$(CC) $(OBJECTS) $(LDFLAGS) -o $@
   	@$(SZ) $@
   
   $(BUILD_DIR)/%.hex: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
   	@echo "[HEX]   $< -> $@"
   	@$(HEX) $< $@
   	
   $(BUILD_DIR)/%.bin: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
   	@echo "[BIN]   $< -> $@"
   	@$(BIN) $< $@	
   	
   $(BUILD_DIR):
   	@mkdir $@		
   
   #######################################
   # clean up
   ####################################### 
   # make clean  清除编译中间文件
   # Windows环境不支持 rm 因此写成 -del 
   # Linux环境 
   clean:
   	-del /q  $(BUILD_DIR)
   # Openocd 调试下载工具 
   # 修改7  cmsis-dap.cfg -f stm32f4x.cfg
   # 配置文件 修改成为自己使用的工具和芯片文件 如 stlink.cfg jlink.cfg stm32f1xx.cfg
   flash:
   	openocd -f cmsis-dap.cfg -f stm32f4x.cfg -c init -c halt -c "program $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin 0x8000000" -c reset -c shutdown
   #######################################
   # dependencies
   #######################################
   -include $(wildcard $(BUILD_DIR)/*.d)
   # *** EOF ***

四、STM32-工程测试

  1. make 构建工程

  2. make flash

    接上串口线，打开串口软件，查看终端输出情况（如果是从MDK-Keil工程移植过来，printf应该是不支持的，因此终端没有输出，需要修改相关代码，后面写修改文件）（图片中的情况是修改之后的效果）

  3. make clean

    清除工程，修改main.c代码,重新构建代码


  4. 注意修改的部分（仅我的工程，不代表全部）

    （1）usart.c printf重定向问题

    c 复制代码 
    //重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
// int fputc(int ch, FILE *f)
// {
//     /* 发送一个字节数据到串口 */
//     USART_SendData(DEBUG_USART, (uint8_t) ch);

//     /* 等待发送完毕 */
//     while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USART, USART_FLAG_TXE) == RESET);

//     return (ch);
// }
int _write (int fd, char *pBuffer, int size)
{
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        while((USART1->SR&0X40)==0);//等待上一次串口数据发送完成
        USART1->DR = (uint8_t) pBuffer[i];       //写DR,串口1将发送数据
    }
    return size;
}

    （2）sys.c 汇编代码 （注意，由于工程来源于正点原子的工程修改，可能与其他工程模板不一样，非不要）

    c 复制代码 
    //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  
__asm void WFI_SET(void)
{
	WFI;		  
}
//关闭所有中断(但是不包括fault和NMI中断)
__asm void INTX_DISABLE(void)
{
	CPSID   I
	BX      LR	  
}
//开启所有中断
__asm void INTX_ENABLE(void)
{
	CPSIE   I
	BX      LR  
}
//设置栈顶地址
//addr:栈顶地址
__asm void MSR_MSP(u32 addr) 
{
	MSR MSP, r0 			//set Main Stack value
	BX r14
}

    修改后

    c 复制代码 
    //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");
}

五、测试效果

​ 使用Vscode进行工程修改编辑，编译，下载代码（可以使用Cortex-Debug进行调试）

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