Программируем микроконтроллеры stm32 при помощи QtCreator

Как-то так незаметно получилось, что программист, который разрабатывал нам прошивку для микроконтроллера, стал банально не успевать и в некоторые моменты я начинал перехватывать инициативу и самостоятельно браться за исправление ошибок.
Разработка велась в среде IAR, и многие согласятся со мной, что по сравнению с разработкой в QtCreator'е это боль и страдание.
В какой-то момент мы решили, что быстрее нанять нового программиста и вместе с ним заново переписать прошивку контроллера stm32, так, как я к этому моменту уже немного сам смыслил в их программировании и к тому же обнаружил, что QtCreator умеет отладку на голом железе (плагин BareMetal), я решил принять в этом активное участие.
Здесь я хочу поделиться шаблоном проекта для stm32f407 от Terra Electronica и рассказать об особенностях его настройки.

Тестовый проект

Этап первый — тулчейн

Для разработки использовался Yagarto, или gcc-arm-embedded, который можно скачать здесь. Для платформ, отличных от Linux, существует существенное ограничение: gdb в них собран без поддержки Python'а, что делает невозможной отладку через QtCreator, оптимальным выходом будет все-таки использование Linux, или на худой конец OSX, где не составляет труда пересобрать gdb с поддержкой python.

QtCreator можно использовать как из репозитория, если его версия не ниже, чем 3.1, или же скачать в составе QtSDK. Главное, чтобы в нем была включена поддержка qbs и BareMetal

Этап второй — настройка IDE

Включаем BareMetal и QbsProjectManager и перезагружаемся.

Теперь мы можем зайти во вкладку «Устройства» и нажать на «добавить устройство», если вы все правильно сделали, то там должен появиться тип «Голое устройство». Для отладки будет использоваться gdb-server, поэтому необходимо убедиться, что его адрес и порт указаны верно.

Во вкладке компиляторы добавляем наш arm-none-eabi-g++

Аналогичным образом добавляем отладчик arm-none-eabi-gdb, после чего создаем новый комплект, в котором указываем тип устройства «Голое устройство» а также наш компилятор и отладчик.

Этап третий — сборка тестового проекта

Тут все просто, стягиваем шаблон с гитхаба, открываем файл stm32.qbs, выбираем созданный нами профиль arm-embedded и компилируем. На выходе должен получиться elf файл с прошивкой, который каким-то образом нужно будет запустить на устройстве.

Этап четвертый — запуск

Вот тут уже все зависит от типа отладчика, которым вы пользуетесь, я пользуюсь клоном jlink и запускаю его при помощи openocd, QtCreator пока не умеет самостоятельно поднимать сервер отладки, поэтому нам потребуется запустить его руками в папке с шаблоном есть файл openocdf.cfg, с профилем для jlink.

После того, как вы запустите openocd, можно просто нажать на кнопку «Начать отладку» в QtCreator'е и заполучить уже полностью привычную среду. В данном шаблоне реализована работа с tcp посредством lwip и написан простенький tcp echo сервер, который находится по адресу 192.168.1.10 и слушает 7000 порт, а также отвечает на ping запросы. Если все успешно собралось и запустилось, то можно будет увидеть такую картину:

Но думаю эта статья была бы не полной без описания внутренностей проекта.

Что же у этого проекта под капотом?

Для сборки используется qbs, достоинства которой уже обсуждались на Хабре.

Чтобы не захламлять сам файл проекта, я создал модули Stm32Product, Stm32Application, в которых задал все необходимые для сборки ключи компилятора и линковщика

Stm32Product

import qbs

Product {
    Depends { name: "cpp" }
    
    cpp.commonCompilerFlags: [
        "-mcpu=cortex-m4",
        "-mthumb",
        "-mfpu=fpv4-sp-d16", //включаем аппаратную поддержку плавающей точки
        "-mfloat-abi=softfp" //с програмной инициализацией
    ]
    cpp.linkerFlags: [
        "-mcpu=cortex-m4",
        "-mthumb",
        "-mfpu=fpv4-sp-d16",
        "-mfloat-abi=softfp",
    ]
}

Stm32Application

Stm32Product {
    type: "application" // To suppress bundle generation on Mac
    consoleApplication: true
    
    cpp.positionIndependentCode: false
    cpp.executableSuffix: ".elf"
    cpp.linkerFlags: {
        base.push("-Xlinker");
        base.push("--gc-sections");
        return base;
    }
}

Собственно проектный файл app.qbs

import qbs
import Stm32Application
import qbs.FileInfo
import qbs.ModUtils

Stm32Application {
    name: "Application"

    cpp.includePaths: [
        "app",
        "libs",
        "libs/cmsis",
        "libs/port/gcc",
        "libs/periphery",
        "libs/system",
        "libs/ethernet",
        "libs/lwip/src/",
        "libs/lwip/src/arch/",
        "libs/lwip/src/include",
        "libs/lwip/src/include/lwip",
        "libs/lwip/src/include/ipv4", //Use old internet protocol due ipv6 has experimental status
        "libs/lwip/src/include/netif",
        "libs/lwip/src/netif",
        "libs/lwip/include",
    ]
    cpp.defines: [
        "STM32F4XX", //дефайнами настраиваем cmsis на нашу плату
        "STM32F40_41xxx",
        "USE_STDPERIPH_DRIVER",
        "HSE_VALUE=168000000",
    ]
    Properties {
        condition: cpp.debugInformation
        cpp.defines: outer.concat("DEBUG")
    }

    cpp.linkerScripts: [ 
        "../ldscripts/libs.ld", //особенно интересный момент: скрипты линковщика, описывают структуру бинарника, секции, и так далее
        "../ldscripts/mem.ld",
        "../ldscripts/sections.ld",
    ]

    Group {
        name: "sources"
        prefix: "../**/"
        files: [
            "*.c",
            "*.cpp",
            "*.h",
            "*.s"
        ]
        excludeFiles: [
            "ipv6/*.*",
            "test/unit/**/*.*",
        ]
        cpp.cxxFlags: [ "-std=c++11" ] //gcc вполне позволяет использовать для программирования МК новый стандарт C++11
        cpp.cFlags: [ "-std=gnu99" ]
        cpp.warningLevel: "all"
    }
    Group {
        name: "ldscripts"
        prefix: "../ldscripts/"
        files: "*.ld"
    }
}

В общем, как мне кажется, данный шаблон будет не слишком трудно адаптировать и под другие микроконтроллеры, главное, чтобы для них имелась поддержка gcc и доступные в исходных кодах библиотеки для работы с периферией. Я надеюсь, что многим, как и мне, удобнее работать в QtCreator, чем в таких IDE, как Eclipse, Keil или IAR.

Автор: Gorthauer87

Источник