《CMake 构建实战-项目开发卷》实战分享3—从零开始给MCU项目增加CMake支持
<div class='showpostmsg'><div> </div><h1>背景</h1>
<div>我在芯片原厂做BSP开发，公司的项目原本只支持Keil MDK AC6编译器，领导让我增加个GCC编译器支持。当前我先增加了第一个版本的 CMake + GCC 编译支持，并且在 VS Code 中可以调用 J-Link 调试器进行调试，后续再完善 CMake 目录结构。</div>
<h1>搭建嵌入式MCU 编译环境</h1>
<div>安装软件清单</div>
<ol>
<li>GCC 编译器，这里以 2021.10 版本为例；</li>
<li>CMake 工具，这里以 v3.28.1 为例；</li>
<li>Ninja 或者 Make 工具，这里安装 ninja 绿色版本；</li>
<li>JLink V752d，烧写程序、调试程序</li>
</ol>
<h2>安装 GCC 编译器</h2>
<div>文件 gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-win32.exe 可以从 ARM Developer 官网下载，地址如下：</div>
<div><a href="https://developer.arm.com/downloads/-/gnu-rm/10-3-2021-10">https://developer.arm.com/downloads/-/gnu-rm/10-3-2021-10</a></div>
<div>下载后双击安装，一路 NEXT，安装到 “C:\Program Files (x86)\GNU Arm Embedded Toolchain\10 2021.10\bin” 目录下。安装结束打开一个新的命令行窗口输入 “arm-none-eabi-gcc.exe --version” 检查是否看到正确的版本信息。</div>
<div></div>
<div>如果没有，就把此目录添加到系统环境变量 PATH 中。（后续各个软件也需要把安装路径添加到 PATH 变量中）</div>
<h2>安装 CMake 工具</h2>
<div>从 CMake 官网下载最新的版本，我这里以 3.28.1 版本为例。</div>
<div>点击安装，一路 NEXT 即可。</div>
<div></div>
<h2>安装 Ninja 工具</h2>
<div>ninja 是一个绿色软件，github 官方释放地址为：<a href="https://github.com/ninja-build/ninja/releases">https://github.com/ninja-build/ninja/releases</a></div>
<div>它的作用和 make 一样，区别是 make 读取 Makefile 文件调用编译器命令，而 ninja 读取 build.ninja 文件调用编译器命令，而且 ninja 没有隐含规则，编译速度更快。</div>
<div>解压 ninja 到某个磁盘，然后添加到系统 PATH 路径，打开新的命令行输入 “ninja --version” 检查版本。</div>
<div></div>
<h2>安装 JLink V752d</h2>
<div>从 Segger 官网下载，点击安装一路 NEXT 即可。</div>
<h1>编写 CMake</h1>
<div>编写 CMake 目录程序，围绕着以下几点：</div>
<ol>
<li>编译器配置：设定编译工具链路径，二进制文件和库文件输出路径；</li>
<li>针对处理器的编译选项：即C编译选项，针对处理器的宏定义，调试选项，链接脚本路径；</li>
<li>二进制目标文件的规则，库文件的导入导出：一般要指定可执行文件依赖源文件、头文件、库文件的路径；</li>
<li>编译后的elf/bin文件处理：即 elf/axf 如何加工生成 bin 文件，如何生成反汇编文件，以及调用外部工具处理 bin 文件；</li>
</ol>
<div>这里直接列出工程修改后的大致结构：</div>
<ol>
<li>cmake 目录，存放 cmake 模块文件；</li>
<li>test 目录，有一个 CMakeLists.txt 文件，实际上它继续添加下面的 testcase 目录，指导包含可执行文件所在目录；</li>
<li>链接脚本，这里有两个链接脚本，区分运行在Flash和 RAM 版本；</li>
<li>CMakeLists.txt 主目录文件，工程入口</li>
</ol>
<div></div>
<h2>cmake 目录中的模块文件</h2>
<div>简单介绍此目录中的4个文件。</div>
<h3>functions.cmake</h3>
<div>定义了一些 cmake 通用函数，例如：</div>
<div></div>
<h3>gcc_compiler_flags.cmake</h3>
<div>定义了编译选项，包括针对处理器的选项，通用选项、调试选项以及链接器选项。下图仅截取一部分：</div>
<div></div>
<h3>gcc_custom_build.cmake</h3>
<div>定义了一些自定义目标，用来处理 axf/elf 文件到 bin 文件的转换。</div>
<div>这个文件用到了生成器语法和 CMAKE 命令（跨平台），比写 Makefile 方便多了。</div>
<div></div>
<h3>gcc_toolchain_setup.cmake</h3>
<div>此文件定义了编译工具链路径。</div>
<div></div>
<h2>主目录 CMakeLists.txt 文件</h2>
<div>此文件太长了，就不截图了。大致可以分为以下几个部分：</div>
<ol>
<li>导入 cmake/ 目录下的模块；</li>
<li>调用 add_executable() 新增一个二进制构建目标，但是还没有增加源文件路径；</li>
<li>调用 include_directories() 为工程设置全局的头文件搜索路径；</li>
<li>调用 add_subdirectory(test) 把子目录加进来；</li>
<li>调用 include(cmake/gcc_custom_build.cmake) 设定编译后的 elf/axf 文件处理规则；</li>
</ol>
<h2>可执行文件指定源文件</h2>
<div>前面说了顶层目录的 CMakeLists.txt 文件仅添加了可执行文件目标，但是没有指定源文件。通过调用 add_subdirectory() 层层依赖，最终到了我们的示例工程，文件内容如下：</div>
<div></div>
<ol>
<li>使用 file(GLOB_RECURSE) 命令搜索当前目录下的C源程序添加到 USER_APP_SRCS 变量中；</li>
<li>设置 APP_DEP_SRCS 变量，加入GCC 版本的启动文件、system 文件以及标准输入输出重定向文件；</li>
<li>调用 target_sources() 命令为最终的可执行目标设置源文件路径。</li>
</ol>
<h2>编译后的动作</h2>
<div>见上面的 gcc_custom_build.cmake 文件，调用编译工具链中的命令把 elf/axf 文件转换为 hex/bin 文件，并生成反汇编文件。</div>
<h1>调试支持</h1>
<div>VS Code 安装 Cortex-Debug 插件。</div>
<div>然后先点击（1）处的 Run and Debug 按钮，在点击（2）处的齿轮，配置调试选项。</div>
<div></div>
<div>在打开的 launch.json 文件输入以下内容，配置调试文件为 RADAR_CHIPX.elf 文件，调试器类型为 jlink，调试器接口为 swd，并配置进入调试时要执行的 JLink 命令。</div>
<div></div>
<h1>运行</h1>
<div>JLink 链接电脑和开发板之后，按 F5 键开始调试。</div>
<div>刚进入调试模式会弹出 TERMINAL 窗口，打印 JLink 调试器加载信息</div>
<div></div>
<div>然后 DEBUG CONSOLE 窗口会打印 JLink 调试器执行命令的信息</div>
<div></div>
<div>最后成功进入 main() 函数并打印信息</div>
<div></div>
<div></div>
<h1>总结</h1>
<div>编写 CMake 程序，主要是指定源文件、头文件、库文件路径，设置编译器选项、链接器参数等。当然还需要注意链接脚本设置的启动文件。</div>
<div>这个项目是为了赶时间所以CMake程序写的潦草，后期可以参考我的第一个分享 QCC74x SDK 的写法虽然复杂，但是每个example 都可以独立进入编译，而我这个项目需要修改顶层目录中的 CMakeLists.txt 文件，修改一个全局变量，有点麻烦。</div>
<div>多学习其他SDK的CMake写法，从实战中收获新知识。</div>
<div> </div>
<div> </div>
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