为APM32F411打造可自动化的命令行工作流

来源：转载自21ic论坛极海半导体专区

1 背景

拿到APM32F411的TINY板卡后，在打开官方提供的SDK发现，他们提供的MDK、IAR、Eclipse的工程示例。非常不错，但是我想着有一些场景下在没有安装IDE的情况下怎么编译程序呢？

通过学习，我发现可以使用开源工具链GCC+Makefile编译程序。经过分析发现极海的Eclipse工程就是基于GCC工具链进行编译的，这样看来我只需要搭建GCC+Makefile的本地编译环境就可以在不使用IDE的情况下完成对APM32F411的程序编译了。

完成程序的编译后，我们需要对程序进行下载，由于APM32F411的TINY板卡的板载仿真器是基于CMSIS-DAP而来的，我们可以轻易的就想到使用ARM提供的PyOCD进行程序下载。

整体的程序编译及下载的步骤理论存在，那么我们实践开始。

2 工具链准备

在实际进行代码的搬运前，我们需要对我们所需要的环境进行搭建，我这里使用的是window的环境，注意是下载相关的工具链，然后把工具链的路径添加到我们的系统变量中，从而使得直接调用CMD命令就能使用我们的目标工具链程序。

2.1 make工具链

make工具链是我们本次编译脚本的基础工具，make工具也是多种多样的，我这里选择，这个是它的下载页面：https://github.com/xpack-dev-tools/windows-build-tools-xpack/releases

这里是它的安装介绍：https://xpack.github.io/dev-tools/windows-build-tools/install/。

我这里就简单描述一下：

1. 先下载我们需要的xPack Windows Build Tools版本，比如说我选4.3.0的。

2. 下载下来是一个压缩包，我们把它解压到一个合适的路径，比如我把它放在C盘。

3. 把make.exe的路径添加到我们的系统环境变量，比如我的是：C:xpack-windows-build-tools-4.3.0-1in

4. 我们在cmd命令窗口输入“make -v”检查是否make程序已经正常添加入我们的系统变量中。

2.2 GCC工具链

GCC工具，因为APM32F411是基于Arm Cortex-M4F的芯片，所以我们要选择的是GNU Arm Embedded Toolchain，

这个是工具链的官网：https://developer.arm.com/downloads/-/gnu-rm，也是选择一个喜欢的版本进行下载，我这里选的是10 2021.10的版本。

需要注意的是，它提供安装包和压缩包，使用压缩包需要自己配置系统环境变量（可以参考make的工具链配置，它的路径是（我的）：C:GNU Arm Embedded Toolchain10 2021.10in，里面有arm-none-eabi-gcc.exe那个就是），如果是安装包需要留意勾选“配置至系统变量”的选项。

同样的，我们也可以在CMD查看支持，仅需要输入以下命令“arm-none-eabi-gcc -v”，若有打印arm-none-eabi-gcc版本信息即可。

这里也给大家看看系统环境变量的设置界面（直接使用WIN+Q 按键搜索“环境变量”即可）。

2.3 PyOCD 工具链

PyOCD的官网：https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/pyocd/pyOCD，它提供了我们使用命令行的形式配合CMSIS-DAP下载程序至Arm Cortex-M的芯片。

PyOCD这个工具链的安装是基于Python上的，我们首先需要安装Python环境（可以直接在它的官网https://www.python.org/downloads/windows/下载安装），有了Python环境后我们直接在CMD上输入“pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simpl pyocd”命令等待安装成功。

安装成功后我们可以在CMD上输入“pyocd list”我们可以看到当前系统连接的仿真器。

3 源码选择

由于我们使用的是GCC的工具链环境，对于内核的源码我们需要相应的版本。即链接脚本文件以及启动文件都得选择GCC版本的。

为了方便我们的后续程序编写，我这里新建一个文件夹，把我们需要的源码往里面装进去。

1. 板载文件及库文件必不可少。将“Boards”、“Libraries”复制到我们的新文件夹中。

2. 复制APM32F4xx_SDK_V1.4APM32F4xx_SDK_V1.4ExamplesSysTick下的文件夹至我们的新文件夹中。

然后把里面的“Project”给删除，我们不需要这段IDE工程。

3. 复制链接脚本文件以及启动文件。把APM32F4xx_SDK_V1.4LibrariesDeviceGeehyAPM32F4xxSourcegcc里面的“APM32F4xxxE_FLASH.ld”和“startup_apm32f411.S”复制到我们的新文件夹中。

至此，我们的源码准备完毕。

4 编写makefile脚本

由于我们是使用makefile来做IDE的角色，我们现在回忆一下我们IDE需要哪些基础的设置才能完成程序的编译？对是的，有工程名、源码包含、头文件包含、宏定义、输出目录、输出内容、编译优化等级等内容需要一一设置。

我们新建一个txt文件，把它名字改为“Makefile”，同时删除后缀。然后我们一步步地将以下内容写入文件。

4.1 工程名设置

首先是工程名设置，我这里设置为SysTick_TimeBase。

######################################

# target

######################################

TARGET = SysTick_TimeBase

4.2 编译设置

这里设置编译是否是debug标签和优化等级。

######################################

# building variables

######################################

# debug build?

DEBUG = 1

# optimization

OPT = -Og

4.3 编译文件夹设置

设置编译的文件的输出文件夹

#######################################

# paths

#######################################

# Build path

BUILD_DIR = build

4.4 设置源码包含

设置工程需要包含的源码路径。

######################################

# source

######################################

# C sources

C_SOURCES =

SysTick_TimeBase/Source/main.c

SysTick_TimeBase/Source/apm32f4xx_int.c

SysTick_TimeBase/Source/system_apm32f4xx.c

Boards/Board.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_adc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_can.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_crc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_cryp.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_cryp_aes.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_cryp_des.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_cryp_tdes.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_dac.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_dbgmcu.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_dci.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_dma.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_dmc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_eint.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_fmc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_gpio.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_hash.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_hash_md5.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_hash_sha1.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_i2c.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_iwdt.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_misc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_pmu.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_rcm.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_rng.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_rtc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_sdio.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_smc.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_spi.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_syscfg.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_tmr.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_usart.c

Libraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/src/apm32f4xx_wwdt.c

4.5 设置启动文件

设置启动文件，将我们的文件夹内的startup_apm32f411.S的启动文件后缀名改为小写的“s”。

# ASM sources

ASM_SOURCES =

startup_apm32f411.s

4.6 设置编译MCU内核

设置编译的MCU内核及FPU设置。工具链使用“arm-none-eabi-”，内核为Arm Cortex-M4F。

#######################################

# binaries

#######################################

PREFIX = arm-none-eabi-

# The gcc compiler bin path can be either defined in make command via GCC_PATH variable (> make GCC_PATH=xxx)

# either it can be added to the PATH environment variable.

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

CPU = -mcpu=cortex-m4

# fpu

FPU = -mfpu=fpv4-sp-d16

# float-abi

FLOAT-ABI = -mfloat-abi=hard

# mcu

MCU = $(CPU) -mthumb $(FPU) $(FLOAT-ABI)

4.7 设置宏定义

设置工程所需的宏定义。

# C defines

C_DEFS =

-DAPM32F411

-DAPM32F411_TINY

4.8 设置工程头文件包含

设置工程所需的头文件路径。

# C includes

C_INCLUDES =

-ILibraries/APM32F4xx_StdPeriphDriver/inc

-ILibraries/Device/Geehy/APM32F4xx/Include

-ILibraries/CMSIS/Include

-IBoards

-ISysTick_TimeBase/Include

4.9 设置链接脚本文件

设置链接脚本文件路径。

4.10 其他

这个部分内容是编译的一些指令及操作，直接使用即可这里由于篇幅关系就不一一举例，大家拿到附件后可自行了解。

5 编译程序

在工程目录下启动CMD，输入“make”便可以开始编译我们的代码。最终编译结果如下：

6 下载程序

我们这里将使用PyOCD下载程序，我们把“Geehy.APM32F4xx_DFP.1.0.4.pack”复制到我们的工程目录，然后在目录下启动CMD，输入：

pyocd flash --erase chip --target apm32f411ve --pack=Geehy.APM32F4xx_DFP.1.0.4.pack build/SysTick_TimeBase.hex

最终效果如下，程序下载完毕后板卡将闪灯，并在串口输出当前的延时速度。

亮灯效果：

注：文章作者在原帖中提供了例程文件，有需要请至原文21ic论坛下载

原文地址：
https://bbs.21ic.com/icview-3329116-1-1.html