本文簡要介紹了如何使用CLion做STM32上的嵌入式開發(fā)。整個開發(fā)流程不離開CLion環(huán)境，提高工作效率。

　　JetBrain家的開發(fā)工具基本都是最棒的，對編程語言、框架支持得最好。CLion經(jīng)過幾年的發(fā)展，從無到有，成為了一個越來越完善的C++ IDE。在官方論壇上，用戶呼聲很高的一個需求就是remote debugging、嵌入式開發(fā)。

　　在最近幾次更新里，CLion逐漸添加了remote debugging相關(guān)的支持。筆者經(jīng)過摸索配置，終于能夠在CLion中完成嵌入式開發(fā)的全套流程了。從寫代碼、編譯，到燒寫、調(diào)試，全都在CLion環(huán)境下完成，不用來回切換窗口了。雖然CLion在調(diào)試方面的功能還不夠完善，但代碼編輯絕對是一流的，調(diào)試的“手感”也比Eclipse舒服很多。

　　本文以STM32開發(fā)為例講解開發(fā)環(huán)境的配置。理論上，其他ARM的MCU是一樣的原理，可根據(jù)需要自行修改配置。

　　環(huán)境

　　本文所使用的軟硬件工具有：

　　· IDE：CLion 2016.3（建議使用這個版本，稍早的版本不確定能不能用）

　　· toolchain / 編譯器：GNU GCC for ARM (gcc-arm-none-eabi)

　　· Debugger：OpenOCD 0.9.0

　　· MCU：STM32F103，自己的板子

　　· 仿真器：STLink-v2

　　配置方法

　　前提條件

　　首先假設(shè)你已經(jīng)有了一份項目代碼，安裝好了 gcc-arm-none-eabi toolchain，能夠用Makefile或Eclipse等方式正常編譯。這部分內(nèi)容不再詳述。本文中，項目名為 testprj 。

　　CMake配置

　　CLion使用CMake系統(tǒng)，項目文件就是 CMakeLists.txt 。

　　首先，創(chuàng)建一個公用的toolchain配置文件 toolchain-arm-eabi-gcc.cmake ，這個文件讓CMake使用 gcc-arm-none-eabi toolchain中的工具，并設(shè)置特定平臺的編譯參數(shù)等。文件內(nèi)容如下。

　　toolchain-arm-eabi-gcc.cmake

　　include(CMakeForceCompiler)

　　set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic)

　　set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR cortex-m3)

　　find_program(ARM_CC arm-none-eabi-gcc ${TOOLCHAIN_DIR}/bin)

　　find_program(ARM_CXX arm-none-eabi-g++ ${TOOLCHAIN_DIR}/bin)

　　find_program(ARM_OBJCOPY arm-none-eabi-objcopy ${TOOLCHAIN_DIR}/bin)

　　find_program(ARM_SIZE_TOOL arm-none-eabi-size ${TOOLCHAIN_DIR}/bin)

　　CMAKE_FORCE_C_COMPILER(${ARM_CC} GNU)

　　CMAKE_FORCE_CXX_COMPILER(${ARM_CXX} GNU)

　　set(CMAKE_ARM_FLAGS

　　"-mcpu=cortex-m3 -mthumb -fno-common -ffunction-sections -fdata-sections"

　　)

　　if (CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR STREQUAL "cortex-m3")

　　set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} ${CMAKE_ARM_FLAGS}")

　　set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${CMAKE_ARM_FLAGS}")

　　set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} ${CMAKE_ARM_FLAGS}")

　　else ()

　　message(WARNING

　　"Processor not recognised in toolchain file, "

　　"compiler flags not configured."

　　)

　　endif ()

　　# fix long strings (CMake appends semicolons)

　　string(REGEX REPLACE ";" " " CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}")

　　set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}" CACHE STRING "")

　　set(BUILD_SHARED_LIBS OFF)

　　然后，在代碼根目錄下創(chuàng)建 CMakeLists.txt ，下面只是個示例（寫得也不夠好）。具體寫法根據(jù)項目調(diào)整。注意最后一段，需要生成出 .elf 和 .bin 文件。

　　CMakeLists.txt

　　cmake_minimum_required(VERSION 3.3)

　　project(testprj)

　　enable_language(ASM)

　　set(BUILD_MODE DEBUG)

　　set(USER_C_FLAGS "-mcpu=cortex-m3 -mthumb -fmessage-length=0 -fsigned-char -ffunction-sections -fdata-sections -ffreestanding -fno-move-loop-invariants -Wall")set(USER_CXX_FLAGS "-std=c++11 -fabi-version=0 -fno-exceptions -fno-rtti -fno-use-cxa-atexit -fno-threadsafe-statics")set(USER_C_DEFINES

　　"-DARM_MATH_CM3 \

　　-DUSE_FULL_ASSERT \

　　-DTRACE \

　　-DOS_USE_TRACE_SEMIHOSTING_STDOUT \

　　-DSTM32F10X_HD \

　　-DUSE_STDPERIPH_DRIVER \

　　-DHSE_VALUE=8000000"

　　)

　　if(BUILD_MODE STREQUAL "DEBUG")

　　set(USER_C_FLAGS "${USER_C_FLAGS} -Og -g3")

　　set(USER_C_DEFINES "${USER_C_DEFINES} -DDEBUG")else()

　　set(USER_C_FLAGS "${USER_C_FLAGS} -O3")

　　endif()

　　set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} ${USER_C_FLAGS} ${USER_C_DEFINES}")set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${USER_C_FLAGS} ${USER_CXX_FLAGS} ${USER_C_DEFINES}")

　　include_directories(

　　${TOOLCHAIN_DIR}/arm-none-eabi/include

　　include

　　system/include

　　)

　　file(GLOB_RECURSE SOURCE_FILES

　　system/*.c system/*.cpp

　　user/*.c user/*.cpp

　　)

　　set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS

　　"${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -L\"${PROJECT_SOURCE_DIR}/ldscripts\" -T libs.ld -T mem.ld -T sections.ld -fmessage-length=0 -fsigned-char -ffreestanding -nostartfiles -specs=nano.specs -Xlinker --gc-sections -Wl,-Map=${PROJECT_NAME}.map")

　　add_executable(${PROJECT_NAME}.elf ${SOURCE_FILES})

　　set(HEX_FILE ${CMAKE_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.hex)set(BIN_FILE ${CMAKE_BINARY_DIR}/${PROJECT_NAME}.bin)

　　add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME}.elf POST_BUILD

　　COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -Oihex $<target_file:${project_name}.elf>${HEX_FILE}

　　COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -Obinary $<target_file:${project_name}.elf>${BIN_FILE}

　　)

　　CLion編譯設(shè)置

　　在CLion中打開 testprj 目錄，成為一個CLion項目。

　　打開 Preferences > Build, Execution, Deployment > CMake ，右側(cè) CMake options 填入

　　-DTOOLCHAIN_DIR=-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=

　　，其中兩個尖括號內(nèi)的內(nèi)容換成實際的路徑。

　　Generation path選項保留默認(rèn)的 cmake-build-debug ，如果修改了，后續(xù)有的步驟也需要對應(yīng)修改。

點 OK 后，再選擇菜單 Tools > CMake > Reset Cache and Reload Project ，CMake窗口會有信息輸出。如果看到 Generating done 的提示就可以了。做這一步是因為修改了 CMake options ，需要重新生成CMake cache。新版本CMake會有兩處warning，忽略。點擊CMake窗口工具欄按鈕 Open CMakeCache File ，查看 ARM_CC 等路徑是否已經(jīng)設(shè)置正確。

　　Build一下試試。如果有編譯錯誤，修復(fù)之，直到正常編譯出 .elf 和 .bin 文件。

　　調(diào)試設(shè)置

　　首先建立一個公共的配置文件 writeflash.expect.sh ，這是供 expect 命令使用的，功能是telnet連上OpenOCD，交互式輸入燒寫、halt等命令。內(nèi)容如下。

　?。?/span>Mac系統(tǒng)自帶了expect命令。Windows系統(tǒng)應(yīng)該可以裝ActiveState提供的 Expect for Windows ，沒試過。）

　　writeflash.expect.sh

　　#!/usr/bin/expect

　　set timeout 10

　　spawn telnet localhost 4444expect ">"

　　send "reset init\n"expect ">"

　　send "flash write_image erase [lindex $argv 0] 0x8000000\n"expect ">"

　　send "reset halt\n"expect ">"

　　send "arm semihosting enable\n"expect ">"

　　send "exit\n"expect off

　　然后，到CLion添加自定義工具， Preferences > Tools > External Tools ，點“＋”號。

　　第一個工具是OpenOCD， Program 和 Parameters 中分別填入 openocd 的路徑和命令行參數(shù)，與用其他工具調(diào)試時保持一致。勾上“Show console when a message is printed…”。

第二個工具命名為“Write Flash”， Program 選擇 expect 命令， Parameters 寫

　　$ProjectFileDir$/cmake-build-debug/$ProjectName$.bin

　　，其中尖括號內(nèi)的內(nèi)容換成文件實際路徑。

然后添加調(diào)試配置項。CLion菜單 Run > Edit Configurations ，點左上角“＋”號，添加 GDB Remote Debug 項。修改名稱為 testprj remote debug 。

　　· GDB 選擇 gcc-arm-none-eabi 目錄下的 bin/arm-none-eabi-gdb 。（請注意這個選項是CLion 2016.3才有的，如果是稍早些的版本，要在 Preference > Toolchain > Debugger 里改全局debugger設(shè)置。）

　　· target remote args 填 localhost:3333 。

　　· Symbol file 選擇編譯生成的 cmake-build-debug/testprj.elf 。

　　· Before launch 框點“＋”號，添加 Run Another Configuration ，選擇 Build All ，這樣在啟動調(diào)試前會先編譯項目。（也可以選擇 testprj.elf ，但要保證 Executable 下拉框選中Not selected ）。

　　· 再次點“+”號，選擇 Run External Tool ，選擇剛才添加的 Write Flash 工具。

調(diào)試

　　首先手工啟動OpenOCD，這個步驟只需要一次，后續(xù)調(diào)試時不需要。選擇菜單 Tools > External Tools > OpenOCD ，OpenOCD會運(yùn)行在Run窗口中，并順利連上設(shè)備。建議在Run窗口上點右鍵，選擇 Split Mode ，這樣調(diào)試的時候可以同時看到兩個工具窗口的信息。

　　激動人心的調(diào)試時刻到了！在代碼里下個斷點，選擇菜單 Run > Debug… > testprj remote debug ，CLion會首先編譯項目，從OpenOCD的輸出信息可以看到燒寫完畢，debugger連上來了。Debug窗口已經(jīng)打開，代碼窗口停在了斷點處！

不便之處

　　由于IDE尚不完善，前面這些配置方法有些屬于hack，不是IDE原生支持的。所以在調(diào)試過程中有些不便之處，相信CLion會持續(xù)改進(jìn)的。

　　· 目前CLion調(diào)試不能查看內(nèi)存、寄存器，不能查看匯編。我是基本不需要的，有些人的工作也許要經(jīng)常用到。

　　· 調(diào)試時，編譯失敗無法停止，還會繼續(xù)debug。

　　· 調(diào)試一次之后，由于當(dāng)前configuration修改了，無法“只Build”不調(diào)試。需要手工修改configuration為Build All或testprj.elf，才能使用Build功能。（記住 Run > Edit Configurations 的快捷鍵會方便很多。）

 

來源：王曉磊的Blog