【MSP432】Windows下使用makefile + 交叉编译链 + Openocd 开发MSP432P401R

Budali11

写在前面

正式开始前，我想说一下为何要抛弃Windows一些优秀的IDE，而使用复杂的make来开发。一开始拿到这块开发板的时候，我是用TI官方的CCS（Code Composer Studio）来点灯的。但是我发现这款IDE做的并不是很优秀，体验感并不是很好，具体就是代码补全不如其他的IDE，工程的创建也不如RTT的IDE（RT-Thread Studio）。在网上搜索开发环境后，发现大家有的用MDK，有的用IAR，还有用eclipse的（文末细嗦）。无一例外，都是IDE，然而我想折腾一下，想要了解IDE“一键编译”的背后，熟悉底层的原理，所以我选择了makefile，同时搭配VScode的编辑功能来开发。

目录

• 简介
  • Makefile
  • GNU tools for arm
  • Openocd
    
    
• 开发环境搭建
  • GNU tools for arm 工具的安装
  • make 工具的安装
  • Openocd 的安装
    • .cfg文件配置
      
      
  • VScode 的安装
  • Simplelink库下载
  • 新建点灯工程
    • makefile的编写
    • 链接脚本文件的修改
    • 编写点灯代码
      
      
    
    
• 结语
  
  

一、简介

• Makefile

  简单来说，Makefile就是一个辅助工具，它可以根据设定来执行一些指令，这些指令是在命令行窗口或是shell里执行的。它就像一个脚本，一旦编写完，只需要在一个make命令，就可以完成整个工程的编译。具体语法请大家自行百度，或者参照我文末给出的文档--跟我一起写Makefile。在大家了解学习makefile之前，我想一些基础的C语言编译链接的知识是需要的。

• GNU tools for arm

  对于GCC，大家可能并不陌生，它是编译源代码的工具，全称叫GNU Compiler Collection，而这个GNU的全称是GNU's Not UNIX，是GNU的递归缩写。对GNU计划感兴趣的同学可以百度一下GNU，很有意思。回归正题，这个tools for arm也叫交叉编译链，交叉是因为windows/linux的架构和arm不一样，要在x86架构上的主机编译能够在arm架构的机子运行的可执行文件，就要用到交叉编译链。而如果在本机编译出本机的可执行文件，就用不着”交叉“了。有了这个tools，我们才能将写出来的源文件编译成可在msp432上运行的可执行文件。

• Openocd

  Openocd 是一个功能强大的软件调试器，并不仅仅可以实现单片机程序的烧录。使用时需配备仿真器如STlink、Jlink或者DAPlink等。Openocd配合cross tools的gdb工具就可以实现对单片机的调试。

  
  

二、开发环境搭建

• GNU tools for arm 工具的安装

  在官网获取安装包后，双击。根据提示，可以安装在自己指定的文件夹中并记下安装路径，建议在一个总文件夹下存放交叉工具链和make工具的安装。

  可以在此链接找到安装包Arm GNU Toolchain | Arm GNU Toolchain Downloads – Arm Developer

  下载Windows (mingw-w64-i686) hosted cross toolchains下的gcc-arm-11.2-2022.02-mingw-w64-i686-arm-none-eabi.exe

  安装后将安装路径下的bin文件夹添加到环境变量中。

• make 工具的安装

  在官网获取安装包后，双击打开。选择安装路径后一路next，直到选择packages选项。

  
  

  在make 的new 一栏选择最新版本，之后一路next，并记下安装路径。将安装路径下的bin文件夹添加到环境变量中。

  可以在此链接获取安装包setup-x86_64.exe

  
  

• Openocd 的安装

  Openocd可以在github上获取。

  xpack-openocd-0.11.0-4-win32-x64.zip

  选择一个路径直接解压，无需安装，并记下解压路径。将解压路径下的bin文件夹添加到环境变量中。

  找到安装路径，进入scripts，进入interface，根据你所选的仿真器打开对应的.cfg文件，在其中添加adapter speed 5000。时钟也可以根据你的需求来配置。如：

  
  

• VScode 的安装

  这个比较简单，官网获取安装包后傻瓜式安装就可以。（全称Visual Studio Code）

  可以在此链接获取安装包direct download link

• Simplelink库下载

  simplelink是ti官方推出的SDK，有对应不同开发板的版本，我们可以到官网（www.ti.com）搜索simplelink msp432的版本。下载完后解压得到一个simplelink_msp432p4_sdk_3_40_01_02的文件夹，里面存放的就是一些官方的例程和所需的头文件和链接脚本文件，还有全部的配置外设的库。例程在examples目录下，头文件在source\ti\devices\msp432p4xx\inc目录下，库文件在\source\ti\devices\msp432p4xx\driverlib目录下，还有必需的启动文件和系统初始化文件在\source\ti\devices\msp432p4xx\startup_system_files目录下。

  可以在此链接获取安装包SIMPLELINK-MSP432-SDK Software development kit (SDK) | TI.com

  lockWindows Installer for SimpleLink MSP432P4 SDK — 237908 K

• 新建点灯工程

  [backcolor=var(--blockquote-bg-color)]我们开始建立一个新工程。先建立一个总的工程文件夹，以后开发的别的工程文件夹可放在这个总文件夹里，也可称为工作区。在工作区内新建工程文件夹make_test，工程文件夹下新建四个文件夹Bsp，User，Core和Doc，其中Bsp用来存放板级支持包（也就是simplelink里配置外设的库文件）；User用来存放用户（也就是我们自己）写的代码，例如点灯的代码；Core用来存放与cortex内核有关的文件和官方给的关于msp432的一些文件；Doc用来存放文档；最外层可以放链接文件，makefile等与编译链接有关的文件。

  [backcolor=var(--blockquote-bg-color)]具体如下：

  [backcolor=var(--blockquote-bg-color)]工程文件夹make_test

  [color=var(--blockquote-text-color)][backcolor=var(--blockquote-bg-color)]

  [backcolor=var(--blockquote-bg-color)]Bsp文件夹

  将simple的\source\ti\devices\msp432p4xx\driverlib文件夹下的.c和.h文件复制进来，并分为头文件和源文件。 Core文件夹分为Include和Src两个文件夹，其中Inc：在simplelink里的source\ti\devices\msp432p4xx\inc目录下复制进来所需文件。

  Src：在source\ti\devices\msp432p4xx\startup_system_files下找到所需源文件并复制进来。

  User暂时不需要存放文件，点灯代码直接写在main.c里。

  Doc也暂时不需要。

  最后在simplelink的source\ti\devices\msp432p4xx\linker_files\gcc下找到p401r的.lds文件，复制到工程文件夹下，同时新建main.c文件和makefile文件。

  • makefile 的编写
    这个需要注意，如果按照上面的步骤配置完后，C_SOURCES和C_INCLUDES不用改，需要更改的是最后make connect后面的参数，-f后要根据自己的解压路径来。
    #2022/7/31 22:56
    #make-test
    
      #fake target define
    .PHONY: clean connect
    
      #define tools
    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
    LD = $(GCC_PATH)/$(PREFIX)ld
    else
    CC = $(PREFIX)gcc
    AS = $(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
    CP = $(PREFIX)objcopy
    SZ = $(PREFIX)size
    LD = $(PREFIX)ld
    endif
    
      # 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)
    
      #define project name
    PRJ_NAME = make_test
    #build, contents obj file
    BUILD_DIR = build
    
      #sources
    C_SOURCES = \
    /Bsp/Src/adc14.c \
    /Bsp/Src/aes256.c \
    /Bsp/Src/comp_e.c \
    /Bsp/Src/cpu.c \
    /Bsp/Src/crc32.c \
    /Bsp/Src/cs.c \
    /Bsp/Src/dma.c \
    /Bsp/Src/flash.c \
    /Bsp/Src/fpu.c \
    /Bsp/Src/gpio.c \
    /Bsp/Src/i2c.c \
    /Bsp/Src/interrupt.c \
    /Bsp/Src/mpu.c \
    /Bsp/Src/pcm.c \
    /Bsp/Src/pmap.c \
    /Bsp/Src/pss.c \
    /Bsp/Src/ref_a.c \
    /Bsp/Src/reset.c \
    /Bsp/Src/rtc_c.c \
    /Bsp/Src/spi.c \
    /Bsp/Src/sysctl.c \
    /Bsp/Src/systick.c \
    /Bsp/Src/timer32.c \
    /Bsp/Src/timer_a.c \
    /Bsp/Src/uart.c \
    /Bsp/Src/wdt_a.c\
    /Core/Src/startup_msp432p401r_gcc.c \
    /Core/Src/system_msp432p401r.c \
    /main.c \
    #defines
    C_DEFS = \
    -D__MSP432P401R__ \
    -Dgcc \
    
      #includes
    C_INCLUDES = \
    -ICore/Include \
    -ICore/Include/CMSIS \
    -IBsp/Inc
    #-ICore/tools/ti-cgt-arm_20.2.6.LTS/include
    #-ICore/tools/ti-cgt-arm_20.2.6.LTS/lib
    
      #lib link
    LIB = -lc -lm -lnosys \
    #-LF:\TI\MSP432\PRJ\make_test\Core\tools\ti-cgt-arm_20.2.6.LTS\lib \
    -LI:\MCU\GNU_tools_ARM\arm-none-eabi\lib\armv7-m \
    -LI:\MCU\GNU_tools_ARM\lib\gcc\arm-none-eabi\5.4.1\armv7-m \
    -LI:\MCU\GNU_tools_ARM\lib\gcc\arm-none-eabi\5.4.1\fpu \
    
      #link options
    LDFLAGS = $(MCU) -Tmsp432p401r.lds -specs=nosys.specs $(LIB) -Wl,-gc-sections,--cref -Wl,-Map=$(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).map#-nostdlib
    #compile options
    CCFLAGS = -c -g $(MCU) $(C_DEFS) $(C_INCLUDES) #
    
      #path define
    VPATH = \
    Core/Include:Core/Include/CMSIS:Bsp/Inc:\
    Bsp/Src:Core/Src/:\
    
    OBJECTS = $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(C_SOURCES:.c=.o)))
    #vpath %.c $(sort $(dir $(C_SOURCES)))
    #OBJECTS += \
    I:\MCU\GNU_tools_ARM\arm-none-eabi\lib\armv7-m\crt0.o \
    I:\MCU\GNU_tools_ARM\lib\gcc\arm-none-eabi\5.4.1\armv7-m\crti.o \
    I:\MCU\GNU_tools_ARM\lib\gcc\arm-none-eabi\5.4.1\armv7-m\crtbegin.o \
    
    all: $(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).elf $(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).bin
    
    $(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).elf: $(OBJECTS)
    $(CC) $(OBJECTS) $(LDFLAGS) -o $@
    $(SZ) $@
    
    $(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).bin: $(BUILD_DIR)/$(PRJ_NAME).elf
    $(CP) $< -O binary $@
    
    $(BUILD_DIR)/%.o: %.c makefile | $(BUILD_DIR)
    $(CC) $(CCFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR):
    mkdir $@
    
    clean:
    rm -f $(BUILD_DIR)/*.o $(BUILD_DIR)/*.elf $(BUILD_DIR)/*.bin
    connect:
              openocd -f I:\MCU\Openocd\INSTALL\scripts\interface\cmsis-dap.cfg -f I:\MCU\Openocd\INSTALL\scripts\target\ti_msp432.cfg
  • 链接脚本文件修改
    只需在开头添加ENTRY(Reset_Handler)指定程序入口即可。
    /******************************************************************************
      *
    * Copyright (C) 2012 - 2017 Texas Instruments Incorporated - http://www.ti.com/
      *
      * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
    * modification, are permitted provided that the following conditions
      * are met:
      *
    *  Redistributions of source code must retain the above copyright
      *  notice, this list of conditions and the following disclaimer.
      *
    *  Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
      *  notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
      *  documentation and/or other materials provided with the
      *  distribution.
      *
    *  Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of
    *  its contributors may be used to endorse or promote products derived
      *  from this software without specific prior written permission.
      *
      * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
      * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
      * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
      * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
      * OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
      * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
      * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
      * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
      * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
      * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
      * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
      *
      * GCC linker script for Texas Instruments MSP432P401R
      *
      * File creation date: 12/06/17
      *
      ******************************************************************************/
      ENTRY(Reset_Handler)
    
      MEMORY
      {
          MAIN_FLASH (RX) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 0x00040000
          INFO_FLASH (RX) : ORIGIN = 0x00200000, LENGTH = 0x00004000
          SRAM_CODE  (RWX): ORIGIN = 0x01000000, LENGTH = 0x00010000
          SRAM_DATA  (RW) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00010000
      }
    
      REGION_ALIAS("REGION_TEXT", MAIN_FLASH);
      REGION_ALIAS("REGION_INFO", INFO_FLASH);
      REGION_ALIAS("REGION_BSS", SRAM_DATA);
      REGION_ALIAS("REGION_DATA", SRAM_DATA);
      REGION_ALIAS("REGION_STACK", SRAM_DATA);
      REGION_ALIAS("REGION_HEAP", SRAM_DATA);
      REGION_ALIAS("REGION_ARM_EXIDX", MAIN_FLASH);
      REGION_ALIAS("REGION_ARM_EXTAB", MAIN_FLASH);
       SECTIONS {
    
          /* section for the interrupt vector area                                 */
          PROVIDE (_intvecs_base_address =
              DEFINED(_intvecs_base_address) ? _intvecs_base_address : 0x0);
    
          .intvecs (_intvecs_base_address) : AT (_intvecs_base_address) {
              KEEP (*(.intvecs))
          } > REGION_TEXT
    
          /* The following three sections show the usage of the INFO flash memory  */
          /* INFO flash memory is intended to be used for the following            */
          /* device specific purposes:                                             */
          /* Flash mailbox for device security operations                          */
          PROVIDE (_mailbox_base_address = 0x200000);
    
          .flashMailbox (_mailbox_base_address) : AT (_mailbox_base_address) {
              KEEP (*(.flashMailbox))
          } > REGION_INFO
    
          /* TLV table for device identification and characterization              */
          PROVIDE (_tlv_base_address = 0x00201000);
    
          .tlvTable (_tlv_base_address) (NOLOAD) : AT (_tlv_base_address) {
              KEEP (*(.tlvTable))
          } > REGION_INFO
    
          /* BSL area for device bootstrap loader                                  */
          PROVIDE (_bsl_base_address = 0x00202000);
    
          .bslArea (_bsl_base_address) : AT (_bsl_base_address) {
              KEEP (*(.bslArea))
          } > REGION_INFO
    
          PROVIDE (_vtable_base_address =
              DEFINED(_vtable_base_address) ? _vtable_base_address : 0x20000000);
    
          .vtable (_vtable_base_address) : AT (_vtable_base_address) {
              KEEP (*(.vtable))
          } > REGION_DATA
    
          .text : {
              CREATE_OBJECT_SYMBOLS
              KEEP (*(.text))
              *(.text.*)
              . = ALIGN(0x4);
              KEEP (*(.ctors))
              . = ALIGN(0x4);
              KEEP (*(.dtors))
              . = ALIGN(0x4);
              __init_array_start = .;
              KEEP (*(.init_array*))
              __init_array_end = .;
              KEEP (*(.init))
              KEEP (*(.fini*))
          } > REGION_TEXT AT> REGION_TEXT
    
          .rodata : {
              *(.rodata)
              *(.rodata.*)
          } > REGION_TEXT AT> REGION_TEXT
    
          .ARM.exidx : {
              __exidx_start = .;
              *(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)
              __exidx_end = .;
          } > REGION_ARM_EXIDX AT> REGION_ARM_EXIDX
    
          .ARM.extab : {
              KEEP (*(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*))
          } > REGION_ARM_EXTAB AT> REGION_ARM_EXTAB
    
          __etext = .;
    
          .data : {
              __data_load__ = LOADADDR (.data);
              __data_start__ = .;
              KEEP (*(.data))
              KEEP (*(.data*))
              . = ALIGN (4);
              __data_end__ = .;
          } > REGION_DATA AT> REGION_TEXT
    
          .bss : {
              __bss_start__ = .;
              *(.shbss)
              KEEP (*(.bss))
              *(.bss.*)
              *(COMMON)
              . = ALIGN (4);
              __bss_end__ = .;
          } > REGION_BSS AT> REGION_BSS
    
          .heap : {
              __heap_start__ = .;
              end = __heap_start__;
              _end = end;
              __end = end;
              KEEP (*(.heap))
              __heap_end__ = .;
              __HeapLimit = __heap_end__;
          } > REGION_HEAP AT> REGION_HEAP
    
          .stack (NOLOAD) : ALIGN(0x8) {
              _stack = .;
              KEEP(*(.stack))
          } > REGION_STACK AT> REGION_STACK
    
              __StackTop = ORIGIN(REGION_STACK) + LENGTH(REGION_STACK);
          PROVIDE(__stack = __StackTop);
      }
    

  • 编写点灯代码
    这一部分用到了simplelink库。
    #include "msp.h"
    #include "gpio.h"
    
    /**
    * main.c
    */
    int main(void)
    {
            WDT_A->CTL = WDT_A_CTL_PW | WDT_A_CTL_HOLD;                // stop watchdog timer
    
            GPIO_setAsOutputPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN0);
            GPIO_setOutputHighOnPin(GPIO_PORT_P1, GPIO_PIN0);
            while(1)
            {
    
            }
            return 0;
    }
    
    

  
  

  做完上面的工作后，整个工程的建立就结束了。要生成可执行文件只需在makefile所在路径打开命令行窗口（或者在makefile所在文件夹右键在VScode中打开，新建终端），输入"make"，就会编译生成.elf 和 .bin文件，再"make connect"，可以看到仿真器和开发板已经connect上了。再打开另一个终端，进入build文件夹，输入arm-none-eabi-gdb ./make_test.elf即可通过gdb调试目标开发板。进入gdb模式后load ./make_test.elf可将elf文件烧录进flash，target extended-remote localhost:3333将gdb连接至仿真器，run即可看到开发板灯亮起，说明烧录成功，文件的编译也没有出错。

  
  

三、结语

makefile文件我会再出一篇详解，敬请期待！感谢读到这里的人！

2022/08/03 By Budali11

Budali11

移步github观看体验更佳。
https://github.com/Budali11/MSP432-with-makefile-and-Cpp

eric2013

谢谢楼主分享。