单片机基于 Linux 环境下的Makefile 工程管理和工具链配置

一、开发环境

开发板：stm32f407

编译环境：18.04.6 LTS

工具链：gcc-arm-none-eabi, gcc-arm-none-objcopy

二、工具链下载和安装

下载地址：（下载64位linux版）

https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/+download

https://developer.arm.com/downloads/-/gnu-rm

安装过程，如下：

将下载的工具链解压，工具链放到 ubuntu 的/usr/bin/目录下解压，解压后得到 gcc-arm-none-eabi/目录，指令

tar -jvxf gcc-arm-none-eabi-xxxx

配置环境变量，方法如下：

修改环境变量（①只对当前用户有效（在家目录下（cd ~），修改.bashrc 在文件末尾换行添加 export PATH=路径 :$PATH 或者 export PATH=$PATH:路径）；②对所有用户有效（sudo vi /etc/profile）在文件末尾换行添加 export PATH=路径 :$PATH 或者 export PATH=$PATH:路径）-> 重启（sudo reboot） -> 验证。

只对当前用户生效，如下

内容：export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:/usr/local/arm/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major/bin

重启，验证。输入arm，按table按键，查看是否成功。弹出的工具链列表中有我们需要的 arm-none-eabi-gcc 和 armnone-eabi-objcop。

工具链配置成功。

三、makefile 文件

基本知识

make工具：它可以帮助我们找出项目里面修改变更过的文件，并根据依赖关系，找出受修改影响的其他相关文件，然后对这些文件按照规则进行单独的编译，这样一来，就能避免重新编译项目的所有的文件。

Makefile文件：上面提到的规则、依赖关系主要是定义在这个 Makefile 文件中的，我们在其中合理地定义好文件的依赖关系之后，make 工具就能精准地进行编译工作。

四、编译过程

gcc 的编译流程可以分成四个步骤：

1.预处理(-E)，生成预编译文件（.i文件）

2.编译(-S)，生成汇编代码（.S 文件）

3.汇编(-c)，生成目标文件（.o 文件）

4.链接(-o)，生成可执行文件

预处理-E ：只对文件进行预处理，不编译和链接。(生成预编译文件.i)

使用 gcc -E hello.c -o hello.i 得到预处理后的文件

编译-S，把文件编译成汇编代码(生成汇编文件.s)

-S 参数将 hello.i 文件编译成 hello.s 文件

gcc -S hello.i -o hello.s

汇编_C，把汇编文件编译机器码（生成目标文件.o）

-c 参数可以把 hello.s 文件编译成 hello.o 文件

gcc -c hello.s -o hello.o

链接-o，直接把目标文件编译成可执行文件

gcc hello.o -o hello

五、makefile文件编写

文件结构

Makefile文件

Author = mcu


######################################
# target
######################################
TARGET = target




######################################
# building variables
######################################
# debug build?
DEBUG = 1
# optimization
OPT = -Og




#######################################
# paths
#######################################
# source path


# firmware library path
PERIFLIB_PATH = 


# Build path
BUILD_DIR = build


######################################
# source
######################################
# C sources
C_SOURCES =  $(shell find ./ -name '*.c')




# ASM sources
ASM_SOURCES =  \
startup_stm32f407xx.s




######################################
# firmware library
######################################
PERIFLIB_SOURCES = 




#######################################
# binaries
#######################################
#BINPATH = /usr/local/arm/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major/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
 
CROSS_COMPILE = arm-none-eabi-
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
AS = $(CROSS_COMPILE)gcc -x assembler-with-cpp
CP = $(CROSS_COMPILE)objcopy
AR = $(CROSS_COMPILE)ar
SZ = $(CROSS_COMPILE)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 =  \
-DSTM32F40_41xxx \
-DUSE_STDPERIPH_DRIVER\




# AS includes
AS_INCLUDES = 


# C includes
C_INCLUDES = -I CORE                  \
           -I FWLIB/inc    \
           -I HARDWARE    \
           -I SYSTEM        \
           -I 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 = STM32F407ZETx_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) 
  $(CC) -c $(CFLAGS) -Wa,-a,-ad,-alms=$(BUILD_DIR)/$(notdir $(<:.c=.lst)) $< -o $@


$(BUILD_DIR)/%.o: %.s Makefile | $(BUILD_DIR)
  $(AS) -c $(CFLAGS) $< -o $@


$(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf: $(OBJECTS) Makefile
  $(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:
  st-flash write $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin 0x8000000


erase:
  st-flash erase
  
#######################################
# dependencies
#######################################
-include $(shell mkdir .dep 2>/dev/null) $(wildcard .dep/*)


# *** EOF ***

查看效果：

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参考：

https://blog.csdn.net/Ertuil/article/details/80612035

https://www.gd32mcu.com/data/documents/userManual/AN033_CN_Rev1.0.pdf

https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/98136988

单片机基于 Linux 环境下的Makefile 工程管理和工具链配置

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