EIDE [Builder Options]下[Global Options]说明

EIDE [Builder Options]下[Global Options]说明


ARM/Thumb Mode — Thumb Mode

  • 使用 Thumb 指令集(16位压缩指令)

  • Cortex-M 系列(如你的 N32G430)只支持 Thumb/Thumb-2,必须选这个

  • 选 ARM Mode 会编译失败


Thumb Interwork

  • 允许 ARM 指令和 Thumb 指令**混合调用**

  • Cortex-M 不需要


Hardware floating-point ABI

  • soft:纯软件模拟浮点,最慢

  • softfp:用硬件FPU计算,但函数调用用软件ABI传参,兼容性最好

  • hard:最快,但库必须全部用 hard 编译,否则链接报错

  • N32G430 /STM32F4这种有 FPU的,softfp 是稳妥选择,但如果不调用别人编译好的lib,可以使用hard


Output debug information

  • 生成调试符号(.elf 里含地址/变量名映射)

  • 调试阶段必须开,量产时可关掉缩小固件体积


Other Global Options

--specs=nosys.specs --specs=nano.specs
选项 作用
--specs=nosys.specs 用**空桩函数**替代系统调用(_write/_read等),裸机必须加,否则链接报”undefined reference to _sbrk
--specs=nano.specs 使用 **newlib-nano**,精简版 C 库,printf 体积大幅减小,嵌入式推荐

⚠️ –specs=nano.specs带来的问题

--specs=nano.specs 下的 printf **默认不支持 %f 浮点格式化**,如果你的日志里有打印浮点数,需要加:

-u _printf_float

否则浮点日志会输出空或乱码

 

编译选项 –specs=nano.specs /newlib-nano的影响

编译选项 –specs=nano.specs /newlib-nano的影响

–specs=nano.specs (newlib-nano) 的影响


1. printf / sprintf 格式化限制

格式符 默认nano -u _printf_float
%d %x %s ✅ 正常 ✅ 正常
%f %e %g ❌ 输出空/乱码 ✅ 正常
%lld (64位整数) ❌ 不支持 ❌ 需另加 -u _printf_long_long

2. 堆内存相关

  • malloc / free 使用的是**精简版分配器**

  • 没有线程安全保护(裸机无所谓,FreeRTOS下需注意)

  • _sbrk 需要你自己实现,否则 malloc 会 HardFault


3. 本地化 / 宽字符

  • 不支持 wprintf / wchar_t 相关函数

  • setlocale() 无效,中文字符处理受限


4. 文件 I/O

  • fopen / fread 等是**空桩**(配合 nosys.specs

  • 需要自己实现 _write / _read 才能让 printf 输出到串口


5. 数学库

  • libm 体积同样缩减,部分精度受影响

  • 建议显式链接:-lm


⚠️ 最容易踩的坑,嵌入式中一定要自己重定向输出函数

/* [ARMCC] retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    USART_Data_Send(USART2, (uint8_t)ch);
    while (USART_Flag_Status_Get(USART2, USART_FLAG_TXDE) == RESET)
        ;
    return (ch);
}

/* [GCC] retarget the C library printf function to the USART */
int _write(int file, char *data, int len)
{
    // if ((file != STDOUT_FILENO) && (file != STDERR_FILENO))
    // {
    //     errno = EBADF;
    //     return -1;
    // }
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        USART_Data_Send(USART2, data[i]);
        while (USART_Flag_Status_Get(USART2, USART_FLAG_TXDE) == RESET)
            ;
    }
    return 0;
}

如果 _write 没有实现或者实现有误,printf 调用会**静默丢弃**所有输出

 

MCU中如何将字符串指定到确定的链接地址

 

 

MCU中如何将字符串指定到确定的链接地址

要把某个字符串(常量)放到固定地址,推荐用“自定义段 + 链接脚本/散装文件固定该段地址”。不要只写一个固定地址指针(那样地址处的数据不会被链接器自动放进去,除非你另外烧录)。

下面分别给 GCC(ld)ARMCC(AC5 scatter) 的做法。


方案 A(推荐):放到固定 Flash 地址(由链接器保证)

1) C 里把字符串放到自定义 section

// 放在任意 .c 文件里
__attribute__((section(".fixed_str"), used))
const char g_fixed_str[] = "POWER_BOARD_APP:1.2.3";

used/KEEP 是为了防止链接优化把它丢掉。

2) GCC:在 .ld 里把该 section 固定到地址

在你的链接脚本里加一段(地址换成你要的,比如 Flash 尾部):

/* 例:固定到 0x0800FC00(请确认没和别的段冲突) */
.fixed_str 0x0800FC00 :
{
  KEEP(*(.fixed_str))
} > FLASH

方案 B:ARMCC(AC5) 用 scatter 文件固定地址

1) C 里同样放到指定 section 名

__attribute__((section("FIXED_STR"), used))
const char g_fixed_str[] = "POWER_BOARD_APP:1.2.3";

2) 在 .sct(scatter)里创建一个固定地址的执行区放它

示例结构(你需要把它合并到现有 scatter 中,地址/大小按需调整):

; 在 scatter 文件里新增一个执行区,把 FIXED_STR 放进去
LR_IROM1 0x08000000 0x00010000  {
  ER_IROM1 0x08000000 0x0000FC00  {  ; 先放常规 RO
    * (+RO)
  }
  ER_FIXED 0x0800FC00 0x00000400  {  ; 固定区域
    *(FIXED_STR)
  }
}

方案 C(仅“读取固定地址”):固定地址指针(不负责放置数据)

如果你只是想读取某固定地址已有的字符串(比如出厂信息区),可以:

#define FIXED_STR_ADDR (0x0800FC00u)
const char * const g_fixed_str_ptr = (const char *)FIXED_STR_ADDR;

注意:这不会把 “…” 放进该地址;该地址内容必须已被你单独烧录或由其他镜像生成。


关键注意点

  • 固定地址必须在有效的 Flash/RAM 范围内,且不与 .text/.rodata/.data/.bss 等重叠。

  • 常量字符串通常放 Flash(RO);放 RAM 需要另外做段和初始化策略。

 

printf重定向方法

嵌入式开发中串口是调试的常用方式,printf​作为调试最常用的方式是需要重定向的,不同的编译器有不同的重定向方式。


1、GCC开发环境

#if !defined(__CROSSWORKS_ARM) && defined(__GNUC__)

#include <sys/stat.h>
#include <stddef.h>


int _close(int file);
void _exit(int status);
int _fstat(int file, struct stat *st);
int _getpid(void);
int _isatty(int file);
int _kill(int pid, int sig);
int _lseek(int file, int ptr, int dir);
int _read(int file, char *ptr, int len);
int _write(int file, const char *ptr, int len);

/**************************************************************************//**
* Close a file.
*
* @param[in] file File you want to close.
*
* @return Returns 0 when the file is closed.
*****************************************************************************/
int _close(int file)
{
  (void) file;
  return 0;
}

/**************************************************************************//**
* Exit the program.
*
* @param[in] status The value to return to the parent process as the
* exit status (not used).
*****************************************************************************/
void _exit(int status)
{
  (void) status;
  while (1) {
  } // Hang here forever...
}

/**************************************************************************//**
* Status of an open file.
*
* @param[in] file Check status for this file.
*
* @param[in] st Status information.
*
* @return Returns 0 when st_mode is set to character special.
*****************************************************************************/
int _fstat(int file, struct stat *st)
{
  (void) file;
  st->st_mode = S_IFCHR;
  return 0;
}

/**************************************************************************//**
* Get process ID.
*
* @return Return 1 when not implemented.
*****************************************************************************/
int _getpid(void)
{
  return 1;
}

/**************************************************************************//**
* Query whether output stream is a terminal.
*
* @param[in] file Descriptor for the file.
*
* @return Returns 1 when query is done.
*****************************************************************************/
int _isatty(int file)
{
  (void) file;
  return 1;
}

/**************************************************************************//**
* Send signal to process.
*
* @param[in] pid Process id (not used).
*
* @param[in] sig Signal to send (not used).
*****************************************************************************/
int _kill(int pid, int sig)
{
  (void)pid;
  (void)sig;
  return -1;
}

/**************************************************************************//**
* Set position in a file.
*
* @param[in] file Descriptor for the file.
*
* @param[in] ptr Poiter to the argument offset.
*
* @param[in] dir Directory whence.
*
* @return Returns 0 when position is set.
*****************************************************************************/
int _lseek(int file, int ptr, int dir)
{
  (void) file;
  (void) ptr;
  (void) dir;
  return 0;
}

/**************************************************************************//**
* Read from a file.
*
* @param[in] file Descriptor for the file you want to read from.
*
* @param[in] ptr Pointer to the chacaters that are beeing read.
*
* @param[in] len Number of characters to be read.
*
* @return Number of characters that have been read.
*****************************************************************************/
int _read(int file, char *ptr, int len)
{
  (void)file;

  return readBuffer(ptr, len);
}

/**************************************************************************//**
* Write to a file.
*
* @param[in] file Descriptor for the file you want to write to.
*
* @param[in] ptr Pointer to the text you want to write
*
* @param[in] len Number of characters to be written.
*
* @return Number of characters that have been written.
*****************************************************************************/
int _write(int file, const char *ptr, int len)
{
  (void)file;

  return writeBuffer(ptr, len);
}

#endif /* !defined( __CROSSWORKS_ARM ) && defined( __GNUC__ ) */

在自己的程序中,只需实现:

int writeBuffer(char *ch, int length);
int readBuffer(char *ch, int length);

2、keil开发环境

2.1、使用MicroLib

在代码中实现fputc​函数

// 重定向printf
int fputc(int ch, FILE *f){
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000); 
  return ch;
}

// 重定向getchar
int fgetc(FILE *f)
{
  int ch;
  while (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE) == RESET);
  HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
  return (ch);
}

2.2、使用非半主机模式

新建syscalls.c

#if defined(__CC_ARM)
/******************************************************************************/
/* RETARGET.C: 'Retarget' layer for target-dependent low-level functions */
/******************************************************************************/
/* This file is part of the uVision/ARM development tools. */
/* Copyright (c) 2005-2006 Keil Software. All rights reserved. */
/* This software may only be used under the terms of a valid, current, */
/* end user licence from KEIL for a compatible version of KEIL software */
/* development tools. Nothing else gives you the right to use this software. */
/******************************************************************************/

#include <stdio.h>

#pragma import(__use_no_semihosting_swi)

struct __FILE{
  int handle;
};

//Standard output stream
FILE __stdout;

/**************************************************************************//**
* Writes character to file
*
* @param[in] f File
*
* @param[in] ch Character
*
* @return Written character
*****************************************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  return putChar(ch);
}

/**************************************************************************//**
* Reads character from file
*
* @param[in] f File
*
* @return Character
*****************************************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{
return getChar();
}

/**************************************************************************//**
* Tests the error indicator for the stream pointed to by file
*
* @param[in] f File
*
* @return Returns non-zero if it is set
*****************************************************************************/
int ferror(FILE *f)
{
  // Your implementation of ferror
  return EOF;
}

/**************************************************************************//**
* Writes a character to the console
*
* @param[in] ch Input character
*****************************************************************************/
void _ttywrch(int ch)
{
  putChar(ch);
}

/**************************************************************************//**
* Library exit function. This function is called if stack overflow occurs.
*
* @param[in] return_code Return code
*****************************************************************************/
void _sys_exit(int return_code)
{
  label: goto label; // endless loop
}

#endif /* defined( __CC_ARM ) */

收藏-希腊字母表


收藏以备之后使用

序号 大写小写英文注音国际音标注音中文注音
1 Ααalphaa:lf阿尔法
2Ββbetabet贝塔
3Γ γ gammaga:m伽马
4Δ δ deltadelt 德尔塔
5 Εε epsilonep`silon 伊普西龙
6Ζζ zetazat 截塔
7 Ηη eta eit 艾塔
8 Θθ thetθit 西塔
9Ιι iot aiot 约塔
10Κκ kappakap 卡帕
11λ lambda lambd 兰布达
12Μμ mumju
13Νν nunju
14Ξξ xiksi 克西
15 Οο omicron omik`ron 奥密克戎
16π pi pai
17Ρρ rhorou
18σ sigma `sigma 西格马
19Ττ tau tau
20Υ υ upsilonjup`silon 宇普西龙
21 Φ φ phi fai 佛爱
22 Χ χ chi phai西
23 Ψ ψ psi psai 普西
24 Ωω omega o`miga 欧米伽

U-boot无法使用NFS从Ubuntu中下载文件

最近在调试一块Linux板卡的时候需要在U-boot中挂载Linux镜像,但是发现总是超时挂载失败。

失败时的log输出

因为板卡是可以ping通Ubuntu主机的,所以可以基本可以排除是本地网络的问题。

既然考虑是NFS的问题,那么就需要先确定NFS的配置是否正确

先查看/etc/exports文件中的配置是否正确,确认无误后确定NFS根目录的权限是否正常,这些都确认没有问题后就可以进行下一步的检查了。

首先查看nfs的版本:

sudo cat /proc/fs/nfsd/versions
输出:
-2 +3 +4 +4.1 +4.2

可以看到当前Ubuntu主机没有支持V2,但是U-boot需要使用V2,所以这里需要打开NFS V2的支持。

这里有两种方式打开,如果是Ubuntu18.04的话,需要编辑配置文件的内容。

sudo vim /etc/default/nfs-kernel-server 
# Number of servers to start up
#RPCNFSDCOUNT=8
RPCNFSDCOUNT="-V 2 8"

# Runtime priority of server (see nice(1))
RPCNFSDPRIORITY=0

# Options for rpc.mountd.
# If you have a port-based firewall, you might want to set up
# a fixed port here using the --port option. For more information, 
# see rpc.mountd(8) or http://wiki.debian.org/SecuringNFS
# To disable NFSv4 on the server, specify '--no-nfs-version 4' here
#RPCMOUNTDOPTS="--manage-gids"
RPCMOUNTDOPTS="-V 2 --manage-gids"

# Do you want to start the svcgssd daemon? It is only required for Kerberos
# exports. Valid alternatives are "yes" and "no"; the default is "no".
NEED_SVCGSSD=""

# Options for rpc.svcgssd.
#RPCSVCGSSDOPTS=""
RPCSVCGSSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"

修改后保存,退出,然后重启NFS服务就可以了。

sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

如果是Ubuntu20.04需要修改NFS的配置文件

sudo vim /etc/nfs.conf
#
# This is a general configuration for the
# NFS daemons and tools
#
[general]
pipefs-directory=/run/rpc_pipefs
#
[exports]
# rootdir=/export
#
[exportfs]
# debug=0
#
[gssd]
# verbosity=0
# rpc-verbosity=0
# use-memcache=0
# use-machine-creds=1
# use-gss-proxy=0
# avoid-dns=1
# limit-to-legacy-enctypes=0
# context-timeout=0
# rpc-timeout=5
# keytab-file=/etc/krb5.keytab
# cred-cache-directory=
# preferred-realm=
#
[lockd]
# port=0
# udp-port=0
#
[mountd]
# debug=0
manage-gids=y
# descriptors=0
# port=0
# threads=1
# reverse-lookup=n
# state-directory-path=/var/lib/nfs
# ha-callout=
#
[nfsdcld]
# debug=0
# storagedir=/var/lib/nfs/nfsdcld
#
[nfsdcltrack]
# debug=0
# storagedir=/var/lib/nfs/nfsdcltrack
#
[nfsd]
# debug=0
# threads=8
# host=
# port=0
# grace-time=90
# lease-time=90
udp=y
# tcp=y
vers2=y
# vers3=y
# vers4=y
# vers4.0=y
# vers4.1=y
# vers4.2=y
# rdma=n
# rdma-port=20049
#
[statd]
# debug=0
# port=0
# outgoing-port=0
# name=
# state-directory-path=/var/lib/nfs/statd
# ha-callout=
# no-notify=0
#
[sm-notify]
# debug=0
# force=0
# retry-time=900
# outgoing-port=
# outgoing-addr=
# lift-grace=y
#
[svcgssd]
# principal=

这个文件需要修改两个地方,一个是开启Version2的支持,另一个如果当前NFS不支持UDP也需要开启UDP的支持。是否已经支持UDP可以使用:

$netstat -a | grep "nfs"
#没有支持
tcp        0      0 0.0.0.0:nfs             0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp6       0      0 [::]:nfs                [::]:*                  LISTEN  

#支持
tcp        0      0 0.0.0.0:nfs             0.0.0.0:*               LISTEN     
tcp6       0      0 [::]:nfs                [::]:*                  LISTEN     
udp        0      0 0.0.0.0:nfs             0.0.0.0:*                          
udp6       0      0 [::]:nfs                [::]:*    

如果至此依旧不能解决问题,请确认系统防火墙以及杀毒软件是否误杀,可以先都关闭后尝试。

[Zephyr] 01-开发环境搭建

前言:因为需要做一个蓝牙项目,所以接触到了Zephyr操作系统。本文的内容主要来自官方的文档,有部分是自己的理解和笔记。我的开发过程都是在Ubuntu环境下进行的,Zephyr也支持在Windows和macOS环境下开发,但是该系列文章不会涉及Windows和macOS环境下的开发环境搭建以及开发。

免责声明:本文引用的文章、资料版权及所有权均归原作者所有。受限于自己的能力,本文不保证完全没有错误。如果有与官方文档不一致的地方请以官方文档为准!

1、Zephyr简介

Zephyr是专门面向微控制器(MCU)的实时操作系统。经过很多年的发展,现在的Zephyr已经能够很好的支持多种架构的CPU以及很多厂家的芯片,包括大家熟悉的STM32、GD32、NRF、ESP32等系列的芯片,大有成为MCU界的Linux之势。而事实上现在的Zephyr也是由Linux基金会和Wind River Systems Inc(Intel旗下的子公司)共同管理。在Zephyr身上确实也能看到Linux的影子,比如设备树,没错,Zephyr上也有设备树,不过Zephyr的设备树和Linux的设备树不能说有所不同,只能说完全不同。受限于MCU平台的资源,Zephyr的设备树不像Linux中会有单独的文件和设备树系统。而是在编译阶段发挥作用,在预编译阶段脚本会把.dts中的内容以宏定义的形式生成.h文件。

不过我觉得与其说Zephyr是一个嵌入式操作系统,不如说它是一套开发工具,因为除了操作系统内核Zephyr还包含了文件系统、驱动模型、电源管理、固件更新、密码学等等,Zephyr甚至还包含了蓝牙协议栈、USB协议栈、LVGL等等。

除了上面说的这些优势,最重要的是Zephyr是完全开源的,并且Zephyr 使用Apache 2.0 许可证,也就是说Zephyr是支持商用的。

更详细的介绍大家可以去看Zephyr官方文档中的介绍

2、安装

Zephyr的开发环境搭建相比Keil、MDK、IAR等大家熟悉的IDE那种无脑下一步的安装方式还是要麻烦不少,不管是什么平台都没法逃过命令行,不过大家也不用一看到命令行就发懵,其实常用的命令就那么几个,很快就可以熟悉的。

下面就介绍在Linux下的安装过程,这里我用Ubuntu系统,Zephyr还支持其它的Linux发行版,其它发行版请参照Zephyr官方文档。注意:Zephyr需要Ubuntu 18.04 LTS 及更高的版本!整个安装过程会涉及到很从外网服务器下载源码以及安装包的过程,需要多次尝试或者想别的办法解决。推荐使用Ubuntu20.04或以上版本,会容易一些。

更新软件

Linux在搭建一个环境之前我们一般都会先同步系统上的软件包列表为最新的状态并且更新本地的软件为最新的状态。

sudo apt update
sudo apt upgrade

安装依赖

工具版本
CMake3.20.0
Python3.8
Devicetree compiler1.4.6
Zephyr需要的主要软件依赖以及版本

当Ubuntu版本小于22.04时(实测20.04也不需要,官方文档说大于22.04不需要),需要添加额外的存储库来满足上面的主要依赖的最低版本需求,这里需要使用 Kitware 存档脚本将 Kitware APT 存储库添加到源列表中。

wget https://apt.kitware.com/kitware-archive.sh 
sudo bash kitware-archive.sh

如果是22.04版本就不需要上面这步。其余版本执行完脚本后就可以使用apt安装需要的依赖

sudo apt install --no-install-recommends git cmake ninja-build gperf \
  ccache dfu-util device-tree-compiler wget \
  python3-dev python3-pip python3-setuptools python3-tk python3-wheel xz-utils file \
  make gcc gcc-multilib g++-multilib libsdl2-dev libmagic1

安装完成后检查一下主要依赖的版本和上面表格中的版本,如果一致就进行下一步,如果不一致就需要手动调整版本。具体的解决方式参考官方安装Linux主机依赖项

cmake --version
python3 --version
dtc --version

获取Zephyr并且安装Python依赖项

Zephyr的安装、使用都依赖于west工具,west工具依赖Python环境,用过Python的朋友一定知道我们平时做Python环境的时候一般都不会全局配置,因为如果全局配置各个软件的兼容性会让你怀疑人生。所以安装Zephyr的时候我们同样使用Python的虚拟环境安装,之后使用的时候再激活环境就可以了,虽然听着好像麻烦了一点,但是如果全局安装遇到兼容性的问题的时候就知道虚拟环境有多美好了。

首先安装Python的venv包,然后创建虚拟环境并且激活环境:

sudo apt install python3-venv
# 在Home下创建了一个名叫zephyrproject的文件夹,后续Zephyr相关的内容都会放在这个文件夹下。这个文件夹的名字和路径可以自定义,但是后面涉及路径的就需要改为你自己的实际路径。
cd ~
mkdir zephyrproject
python3 -m venv ~/zephyrproject/.venv
source ~/zephyrproject/.venv/bin/activate
# 想要停用环境可以用
# source ~/zephyrproject/.venv/bin/deactivate

通过上面的步骤就安装并且激活了Python的虚拟环境,下面我们就在刚才激活的环境中安装west,并且获取Zephyr源代码:

pip install west
west init ~/zephyrproject
cd ~/zephyrproject
west update

成功获取Zephyr的源代码后就可以导出Zephyr Cmake包(让Cmake能够自动加载编译Zephyr应用程序所需的样板代码)并且安装Zephyr额外的依赖:

west zephyr-export
pip install -r ~/zephyrproject/zephyr/scripts/requirements.txt

安装Zephyr SDK

经过上面的步骤,我们已经安装了Zephyr的开发工具west,并且获取Zephyr的源码到我们的电脑中,想要将代码编译为各个实际的可执行文件还需要对应架构的工具链。Zephyr将各个平台的工具链都包含在了Zephyr SDK中,我们只需要安装Zephyr SDK就可以支持各个平台的编译了。

#下载并校验SDK包
cd ~
wget https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.15.0/zephyr-sdk-0.15.0_linux-x86_64.tar.gz
wget -O - https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.15.0/sha256.sum | shasum --check --ignore-missing

#解压SDK包,Zephyr推荐了几个解压路径,这里我直接解压到home目录下
tar xvf zephyr-sdk-0.15.0_linux-x86_64.tar.gz

#进入解压后的文件夹,安装Zephyr SDK
cd zephyr-sdk-0.15.0
./setup.sh

#安装udev规则这样就可以以普通用户的身份刷写大多数 Zephyr 板
sudo cp ~/zephyr-sdk-0.15.0/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/share/openocd/contrib/60-openocd.rules /etc/udev/rules.d
sudo udevadm control --reload

编译测试

至此Zephyr的开发环境就搭建完成了,现在可以尝试编译一下例程验证一下我们的环境搭建是否成功。

这里我使用NRF52840DK开发板,尝试运行LED闪烁的代码。

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b nrf52840dk_nrf52840 samples/basic/blinky
#下载
west flash

如果环境搭建成功,那么就会看到与我类似的编译输出。

编译完成后输出的内存占用情况

简单解释一下上面的west指令的含义,build代表这是编译命令,-p always表示编译前始终清除之前的编译内容,强制开始完整的编译过程-p 还可以跟auto ,表示自动判断是否需要清除之前的编译结果,如果不加-p指令,如果需要将当前的代码编译为别的板子上运行的代码就会报错。后面的-b是指当前要编译的板子类型,官方支持的板子都在zephyr->board目录下,我们常用的比如STM32,GD32,NRF52840这些都是arm32位的,都在arm目录下。ESP32在xtensa目录下,安装完成之后最好先自己翻着看看各个目录下都有些什么东西。

west flash 可以直接将编译后的代码烧写到板子中,但是在实际情况中经出会遇到比如编译是在统一的云服务器中,或者主机没办法连接调试器,这就需要我们将文件从服务器copy到本地用对应的烧写工具烧写。这里推荐一个叫做NetDrive2的软件,可以很方便的将服务器的文件夹映射成为本地磁盘,当然还有很多别的方式,这里用自己最熟悉的就可以。

至此,环境的安装,验证都完成了,看似整个安装过程很复杂其实归根结底只有三个步骤:

  • 准备环境,依赖、python
  • 安装west,获取源码
  • 安装SDK

安装过程就写到这里,下一篇文章将会讲解如何创建自定义的板级描述文件,并且创建自己的工程。

树莓派镜像打包

众所周知,树莓派是用来折腾的,但是因为系统跑在SD上以及折腾时手残总是无法避免,这就导致系统很容易崩了,系统蹦了如果从头烧镜像,装环境那简直是生不如死,所以这就体现了备份镜像的必要性。

备份镜像最傻瓜的方式就是在Windows平台下使用[Win32 Disk Image]的Read功能直接把SD卡中的镜像读取到文件中,但是直接读取的文件是与SD卡大小一致的,这就导致不管是备份存储还是重新写入都会有很多麻烦,为了解决这个麻烦就需要调整SD卡的分区大小然后再读出备份。而调整分区的操作在Windows下又会遇到一些问题。而且Linux下有十分便利的脚本可以实现镜像压缩,所以推荐的方式是在Linux平台下操作,比如ubuntu。

具体操作:

先将SD连接到Linux主机,并查看设备名以及分区信息。

xingyong@xingyong-dell-7050:~$ sudo fdisk -l

Disk /dev/sda: 931.5 GiB, 1000204886016 bytes, 1953525168 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes


Disk /dev/nvme0n1: 238.5 GiB, 256060514304 bytes, 500118192 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x6a4965ff

Device         Boot Start       End   Sectors   Size Id Type
/dev/nvme0n1p1 *     2048 500117503 500115456 238.5G 83 Linux


Disk /dev/sdb: 59.5 GiB, 63864569856 bytes, 124735488 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xe4b7df54

Device     Boot  Start       End   Sectors  Size Id Type
/dev/sdb1         8192    532479    524288  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2       532480 124735487 124203008 59.2G 83 Linux

此时可以看到SD卡的设备名称,我的是sdb,有两个分区,然后使用dd指令将SD中的镜像拷贝到Linux主机内,注意,此时拷贝的依旧是完整的镜像,大小与SD卡大小一致,这就需要你的主机得有比SD卡容量大的空闲空间,如果不够,就需要先调整SD卡分区大小再操作!

xingyong@xingyong-dell-7050:~$ sudo dd if=/dev/sdb of=./raspberrypi.img bs=512
124735488+0 records in
124735488+0 records out
63864569856 bytes (64 GB, 59 GiB) copied, 779.038 s, 82.0 MB/s

经过上面的操作,我们就将镜像从SD卡打包到img文件中了,但是此时的文件大小还是很大,需要压缩一下,这里推荐一个超级好用的脚本[GitHub链接],关于脚本的详细信息大家可以去仓库查看,这里就不展开了。

xingyong@xingyong-dell-7050:~$ sudo pishrink.sh raspberrypi.img 
pishrink.sh v0.1.2
pishrink.sh: Gathering data ...
Creating new /etc/rc.local
pishrink.sh: Checking filesystem ...
rootfs: 120206/3784416 files (0.4% non-contiguous), 1326501/15525376 blocks
resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
pishrink.sh: Shrinking filesystem ...
resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
Resizing the filesystem on /dev/loop0 to 1660441 (4k) blocks.
Begin pass 2 (max = 14804)
Relocating blocks             XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
Begin pass 3 (max = 474)
Scanning inode table          XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
The filesystem on /dev/loop0 is now 1660441 (4k) blocks long.

pishrink.sh: Shrinking image ...
pishrink.sh: Shrunk imgname.img from 60G to 6.6G ...

可以看到执行完脚本之后镜像从60G变为了6.6G,这样你就可以愉快的使用这个打包并压缩的镜像了。

如果要在Linux下烧录镜像依旧可以使用dd指令,只需要调换上面if/of的内容就好。

xingyong@xingyong-dell-7050:~$ sudo dd if=./raspberrypi.img of=/dev/sdb bs=512
13816009+0 records in
13816009+0 records out
7073796608 bytes (7.1 GB, 6.6 GiB) copied, 873.813 s, 8.1 MB/s


把做好镜像的TF卡插回树莓派上启动,进入系统后使用raspi-config对文件系统扩展使用全部TF卡空间就可以愉快的使用了。

如果不知道如何扩展可以查看树莓派手册Expand Filesystem章节

Arduino与树莓派字节对齐问题记录

我在做一个小东西的时候用到了Arduino和树莓派,因为需要将数据采集端放的比较远所以没有直接将传感器接在树莓派上,而是选择了使用Arduino采集传感器数据,然后使用串口与树莓派通信。就在我很快写完两端的代码之后遇到了一个奇怪的问题,那就是明明数据接收解析过程没有问题,但是解析的数据怎么也不对。经过分析发现是两个平台数据长度和默认的对齐方式不同导致的,特此记录一下。

struct sensor_data{
    uint16_t hand;
    double ambient_temp;
    double object_temp;
    uint16_t tail;
}sensor_data;

我在两个平台定义了相同的结构体用来传输数据,在Arduino上将传感器数据获取到之后写入结构体,然后使用按字节从串口发送,因为两个平台都是小端模式,所以理论上在树莓派上我只需要按字节把接收的数据拷贝到相同结构体就可以获取到数据,但是,实际发现Arduino只发送了14字节,也就是说在Arduino平台下double只占用了4字节,与float是一致的。而且是按2字节对齐。

A5 5A D0 A3 E2 41 30 5C E1 41 0F F0

实际打印的数据也印证了我的猜想,后来发现Arduino的文档中关于double的描述明确指出了这个问题。

文档中关于double的说明

树莓派自然是不存在double与float长度一致的问题,而且树莓派是4字节对齐,所以就会出现我遇到的数据错误的问题。知道问题所在,修改代码就愉快的解决问题了。

关于C语言中的字节对齐一般有两种方式:

一、强制按字节对齐:

#pragma pack (n)    //C编译器将按照n个字节对齐。
#pragma pack ()     //取消自定义字节对齐方式。

二、对齐到n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n,则按照最大成员的长度来对齐:

__attribute((aligned (n)))  //C编译器将按照n个字节对齐。
__attribute ((packed))      //取消自定义字节对齐方式。

最后附上此次测试的代码:

树莓派:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>
 
#pragma pack (2)
struct sensor_data{
    uint16_t hand;
    uint16_t serial_number;
    float ambient_temp;
    float object_temp;
    uint16_t tail;
}sensor_data;
#pragma pack ()
 
struct sensor_data rx_data;

int main(void)
{
    int hs1;
    char uart_rx_buffer[64];
    uint16_t uart_flag = 0;
    int16_t index = 0;
    int16_t data_flag = 0;
    wiringPiSetup();                            // 使用wiring编码去初始化GPIO序号
    // hs1 = serialOpen("/dev/ttyS0", 115200);     // 打开 /dev/ttyS0 串口设备,波特率115200
    hs1 = serialOpen("/dev/ttyUSB0", 115200); // 打开 /dev/ttyUSB0 串口设备,波特率115200
    if(hs1 < 0){
        printf("UART open error %d!\r\n",hs1);
        return -1;
    }
    else{
        printf("UART open success %d!\r\n",hs1);
    }

    char keyboard_input[10] = {};
    while(TRUE){

        int buffer_size = serialDataAvail(hs1);
        while(buffer_size){
            char c = serialGetchar(hs1);    // 从接收缓存区读取一个字节
            if((uart_flag == 0)&&(c == 0xA5)){
                uart_flag = 1;
            }
            else if((uart_flag == 1)&&(c == 0x5A)){
                uart_flag = 2;
            }
            else if((uart_flag == 1)&&(c != 0x5A)){
                uart_flag = 0;
                index = 0;
                memset(uart_rx_buffer,0,sizeof(uart_rx_buffer));
            }

            if(uart_flag > 0){
                uart_rx_buffer[index++] = c;
                if(index > sizeof(rx_data)+1){
                    uart_flag = 0;
                    index = 0;
                    memset(uart_rx_buffer,0,sizeof(uart_rx_buffer));
                }
            }
            
            if((uart_flag == 2)&&(c == 0x0F)){
                uart_flag = 3;
            }
            else if((uart_flag == 3)&&(c == 0xF0)){
                data_flag = 1;
                memcpy((&rx_data),uart_rx_buffer,sizeof(rx_data));
                uart_flag = 0;
                index = 0;
                memset(uart_rx_buffer,0,sizeof(uart_rx_buffer));
            }
            else if((uart_flag == 3)&&(c != 0xF0)){
                uart_flag = 0;
                index = 0;
                memset(uart_rx_buffer,0,sizeof(uart_rx_buffer));
            }
            buffer_size --;
        }

        if(data_flag){
            printf("%5d Ambient = %5.2f   Object = %5.2f\r\n",\
                  rx_data.serial_number,\
                  rx_data.ambient_temp,\
                  rx_data.object_temp);
            data_flag = 0;
        }
    }
 
    serialClose(hs1);                           // 关闭串口
    return 0;
}

因为使用到了wiringPi的库,所以编译的时候记得加-lwiringPi链接,执行的时候也需要使用管理员权限才可执行。

Arduino:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>

Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();

struct sensor_data{
  uint16_t hand;
  uint16_t serial_number;
  float ambient_temp;
  float object_temp;
  uint16_t tail;
}sensor_data;

struct sensor_data tx_data;
uint16_t num =0;

void setup() {
  tx_data.hand = 0x5aa5;
  tx_data.tail = 0xf00f;
  Serial.begin(115200);
  mlx.begin();  
}

void loop() {
  tx_data.serial_number = num;
  tx_data.ambient_temp = mlx.readAmbientTempC();
  tx_data.object_temp = mlx.readObjectTempC();
  Serial.write((char*)(&tx_data),sizeof(tx_data));
  num++;
  delay(500);
}

Tmux 使用教程

Tmux 是一款终端复用命令行工具,一般用于 Terminal 的窗口管理。Tmux 拥有如下特性:

  • 可以同时开启多个会话和窗口,并持久地保存工作状态。

例如,若您需要在 Terminal 中编辑一个文件,同时还需要在 Python 交互环境中执行命令,那么正常情况下您需要开启两个 Terminal。
若您使用 Tmux,则无须开启多个 Terminal,您可使用 session 管理会话和窗口,在多个会话和窗口之间进行切换。

  • 断线后任务能够在后台继续执行。

Tmux 还能解决由于断线导致的任务丢失问题。一般的 shell 工具遇到断线,远程任务可能会中止并无法继续,重连后任务需从头再来。而在 Tmux 中运行的命令,会一直保存在服务器上,断线后只需从 Tmux 中恢复该会话,任务仍然在运行。

Tmux安装

在 Terminal 中使用如下命令:

sudo apt update
sudo apt install tmux

Tmux 由如下三个基础组成

  • 1. Session。即会话,任务通常在 session 中运行,在断开连接后 session 仍会保持。
  • 2. Window。即窗口,一个会话可以包含多个窗口。可以存在多个窗口。
  • 3. Pane。即窗格,一个窗口可以包含多个窗格。类似于 Vim 中 C-w +v 后的效果。

使用 Tmux 管理会话

在Terminal中输入:

tmux

这样就会开启了一个 session-name 为 0 的 Tmux 会话。

tmux会话

左下角即当前窗口的 session-name,此时就可以在这个会话中正常输入命令。

在tmux的会话中启动一个服务

此时如果您和服务器断开连接,tmux 中的任务还会继续保持。您可重新打开 Terminal 后,输入命令:

tmux a -t 0 

其中 0 为之前会话的 session-name。

如果您想从该会话中退出,可以输入如下命令回到普通的 Termina:

tmux detach

此时可以再次输入 tmux 命令开启一个新的会话。Tmux 默认的 session-name 会逐次加一,再次新建的会话默认 session-name 就是 1 了。

在启用会话时可以指定session的名称,方便自己记忆:

tmux new -s [session-name]

eg:
tmux new -s tcpserver
自定义名称的 session

普通 Terminal 页面中,可以查看所有的 Tmux 会话:

tmux ls

如果要删除指定会话,在普通 Terminal 页面中,输入命令:

tmux kill-session -t [session-name]

eg:
tmux kill-session -t 0     #删除名称为0的会话
tmux kill-server           #删除所有会话

切换会话:

tmux switch -t <session-name>

重命名会话:

tmux rename-session -t 0 <new-name>

窗口管理

在每个 session 会话中,您可以开启多个窗口和面板。
Tmux 为了防止与全局快捷键冲突,大部分快捷键需要先需要输入前缀,默认为 Ctrl + b。该操作被定义为 Prefix
 
创建一个窗口需要两步:
  • 第一步:按 Ctrl+B 组合键,然后松开。
  • 第二步:再单独按一下 c 键。
创建了三个窗口

选择窗口

星号(*)在这里表示的是“当前处于活跃状态的窗口”,也就是哪个窗口现在处于可操作状态,星号(*)就在哪个窗口的后面

Tmux 常用快捷键
快捷键	说明	
Prefix ?	显示快捷键帮助	
Prefix :	进入命令模式	
Prefix C-z	挂起会话,不影响其他命令的运行,C 表示 Ctrl 键	
Prefix C-o	调换窗格位置	
Prefix 空格键	采用下一个内置布局	
Prefix !	把当前窗格(pane)变为新窗口(window)	
Prefix "	横向分隔窗格	
Prefix %	纵向分隔窗格	
Prefix q	显示分隔窗格的编号	
Prefix o	跳到下一个分隔窗格	
Prefix 上下键	上一个及下一个分隔窗格	
Prefix C-方向键	调整分隔窗格大小,C 表示 Ctrl 键	
Prefix z	最大化当前窗格,再一次则恢复	
Prefix c	创建新窗口	
Prefix 0~9	选择几号窗口	
Prefix n	选择下一个窗口	
Prefix p	选择前一个窗口	
Prefix l	切换到前一个窗口,该快捷键通常会被重定义为符合 vim 下的空格切换	
Prefix w	以菜单方式显示及选择窗口	
Prefix s	以菜单方式显示和选择会话	
Prefix t	显示时钟	
Prefix ;	切换到最后一个使用的面板	
Prefix x	关闭面板	
Prefix &	关闭窗口	
Prefix d	退出 Tmux,并保存当前会话,此时 Tmux 仍在后台运行,可以通过 Tmux attach 进入指定的会话