Biblioteka CMSIS pod GCC

Artykuł z serii „Zanim zapomnę to napiszę cokolwiek”, więc proszę o rozbudowanie w miarę możliwości kolejnych podążających według „poradnika”.

Uwaga: w przykładach używam nazw archiwów, plików specyficznych dla serii STM32F103CB mikrokontrolerów STM32, ale postępowanie dla innych powinno być z grubsza analogiczne.

  1. Wyszukujemy na stronach ST archiwum, które po rozpakowaniu da nam katalog o nazwie: STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0
  2. Tworzymy katalog roboczy - powiedzmy ~/stm32/szablon, w którym tworzymy trzy podkatalogi: src, inc i misc
  3. Katalog src będzie zawierał właściwe definicje funkcji tj. pliki .c i , zaś katalog inc będzie zawierał pliki nagłówkowe. Katalog misc będzie miejscem (póki co) na skrypt linkera.
  4. Szukamy w czeluściach archiwum od ST następujących plików:
    1. core_cm3.c i core_cm3.h (Libraries/CMSIS/CM3/CoreSupport)
    2. stm32f10x.h (Libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x)
    3. system_stm32f10x.c i system_stm32f10x.h (Libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x)
    4. startup_stm32f10x_md.s (Libraries/CMSIS/CM3/DeviceSupport/ST/STM32F10x/startup/TrueSTUDIO)
  5. Znalezione pliki .c kopiujemy oczywiście do src zaś .h do inc. W pliku .s zmieniamy na .S (duża literka) i również umieszczamy w src.
  6. Szukamy pliku stm32_flash.ld (Project/STM32F10x_StdPeriph_Template/TrueSTUDIO/STM3210B-EVAL) i kopiujemy do misc.
  7. Szukamy pliku stm32f10x_conf.h (Project/STM32F10x_StdPeriph_Template) i kopiujemy do głównego katalogu szablonu (~/stm32/szablon/).
  8. Opcjonalnie dodajemy do odpowiednich katalogów pliki z Libraries/STM32F10x_StdPeriph_Driver.
  9. Pobieramy aktualne Makefile z gist'a albo z mirrora:
    TARGET=main
    ADDITIONAL=
    LIBS=src/startup_stm32f10x_md.o src/core_cm3.o src/system_stm32f10x.o
    PERIPH=src/stm32f10x_adc.o src/stm32f10x_bkp.o src/stm32f10x_can.o src/stm32f10x_cec.o src/stm32f10x_crc.o src/stm32f10x_dac.o src/stm32f10x_dbgmcu.o src/stm32f10x_dma.o src/stm32f10x_exti.o src/stm32f10x_flash.o src/stm32f10x_fsmc.o src/stm32f10x_gpio.o src/stm32f10x_i2c.o src/stm32f10x_iwdg.o src/stm32f10x_pwr.o src/stm32f10x_rcc.o src/stm32f10x_rtc.o src/stm32f10x_sdio.o src/stm32f10x_spi.o src/stm32f10x_tim.o src/stm32f10x_usart.o src/stm32f10x_wwdg.o
    OBJS=$(LIBS) $(PERIPH) $(ADDITIONAL) src/$(TARGET).o
    LD_SCRIPT=misc/stm32_flash.ld
    INCPATH=inc/
     
    OPTIMIZE = O2
    TARGET_CPU=cortex-m3
     
    CFLAGS = -$(OPTIMIZE)
    # CFLAGS += -g2
    CFLAGS += -Wall
    CFLAGS += -Wno-unused-result
    CFLAGS += -Wno-write-strings
    #CFLAGS += -Wnoimplicit-function-declaration
    CFLAGS += -std=gnu99
    CFLAGS += -mthumb -mcpu=$(TARGET_CPU)
    CFLAGS += -fno-builtin-printf -Wno-main
    CFLAGS += -I$(INCPATH)
    CFLAGS += -DSTM32F10X_MD
    CFLAGS += -DUSE_STDPERIPH_DRIVER
    CFLAGS += -I`pwd`
     
    # mozliwosc optymalizacji kodu w czasie linkowania
    # to jest genialne, ale wymaga czasami modyfikacji kodu :P
    #
    # - *_Handler also need to be modificatory by "_attribute__((used))".
    # - Lopatologicznie: Funkcje o ktore sie drze na koncu ze ich nie ma
    #   musza byc oznaczone jako uzywane (zeby ich nie wywalal)
    # CFLAGS += -flto
     
    LDFLAGS = $(CFLAGS)
    LDFLAGS += -nodefaultlibs
    LDFLAGS += -nostartfiles
     
    # usuwanie nieuzywanych 
    LDFLAGS += -Wl,--gc-sections
    CFLAGS += -fdata-sections -ffunction-sections
     
    TOOLCHAIN_PREFIX=arm-none-eabi-
    CC=$(TOOLCHAIN_PREFIX)gcc
    LD=$(TOOLCHAIN_PREFIX)gcc
    OBJCOPY=$(TOOLCHAIN_PREFIX)objcopy
    OBJDUMP=$(TOOLCHAIN_PREFIX)objdump
    SIZE=$(TOOLCHAIN_PREFIX)size
     
    all: $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).hex listing stats
     
    %.o: %.c
    	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
     
    %.o: %.s
    	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
     
    $(TARGET).elf: $(OBJS) $(STARTUP)
    	$(LD) $(LDFLAGS) -T$(LD_SCRIPT) $^ -o $@
     
    %.hex: %.elf
    	$(OBJCOPY) -O ihex $< $@
     
    %.bin: %.elf
    	$(OBJCOPY) -O binary $< $@
     
    stats: $(TARGET).elf
    	$(SIZE)	--format=berkeley $(TARGET).elf
     
    listing: $(TARGET).elf
    	$(OBJDUMP) -h -S $(TARGET).elf > $(TARGET).lst
     
    dump: $(TARGET).elf
    	$(OBJDUMP) -d -S $<
     
    dump_all: $(TARGET).elf
    	$(OBJDUMP) -D $<
     
    debugserver:
    	openocd -f /usr/share/openocd/scripts/interface/stlink-v2.cfg -f /usr/share/openocd/scripts/target/stm32f1x_stlink.cfg 
     
    debug: $(TARGET).elf
    	(echo "target remote localhost:3333"; cat) | arm-none-eabi-gdb $(TARGET).elf
     
    clean:
    	rm -f $(OBJS) $(STARTUP) $(TARGET).elf $(TARGET).hex $(TARGET).bin $(TARGET).lst
  10. Tworzymy plik main.c z szablonem:
    #include <stdint.h>
    #include "stm32f10x.h"
     
    volatile uint32_t msTicks = 0;
     
    void SysTick_Handler(void) {
    	msTicks++;
    }
     
    void delay_ms(uint32_t ms) {
    	uint32_t now = msTicks;
    	while ((msTicks-now) < ms){}
    }
     
    int main(void) {
    	SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
     
    	RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
    	GPIOB->CRL = 0x1111;
     
    	while (1) {
    		GPIOB->ODR |= 0xFFFF;
    		delay_ms(100);
    		GPIOB->ODR &= ~0xFFFF;
    		delay_ms(100);
    	}
    }

I… właściwie mamy gotowe środowisko. Polecam dostosować plik _conf.h do swojej konkretnej aplikacji, jak również plik Makefile. Może się okazać również, że potrzeba delikatnie zmodyfikować pliki dostarczone przez ST (skrypt startowy zawiera odwołanie do __libc_init_array (osobiście wykomentowałem), funkcje uint32_t __STREXB(uint8_t value, uint8_t *addr), uint32_t __STREXH(uint16_t value, uint16_t *addr), uint32_t __STREXW(uint32_t value, uint32_t *addr) zawierają kod asemblera z niepoprawną (przynajmniej dla GCC składnią) - należy wyedytować zgodnie z sugestią na dole z tego artykułu i prawdopodobnie jeszcze kilka mniejszych problemów o których zdążyłem zapomnieć/rozwiązać w Makefile).

Przypominam, że znaki handlowe takie jak ARM, CMSIS, ST, STM i STM32 należą do odpowiednich instytucji i używam ich jedynie w celach edukacyjnych.

Życzę miłej zabawy tymi mocarnymi klockami, zapraszam do rozwijania tego poradnika, jak również zapełniania całego namespace /poradniki/stm32 ;)