[Из песочницы] Идеальная среда разработки для PIC — личный опыт
В связи с нововведениями на сайте, решил наконец-то вылезти из подполья и написать что-нибудь полезное. Ну, а поскольку я программирую разные микроконтроллеры (МК) и являюсь фанатом Eclipse, то решил про это и написать. Начну со своей истории знакомства с программированием PIC, а закончу советами тем, кто по долгу службы или в силу увлечения программирует на МК семейства PIC, хотя, впрочем, эти же советы сгодятся и для других архитектур МК.В среду железячников я попал в 2006 году на 4-м курсе учёбы в университете, когда пошёл на производственную практику в научно-технический центр, где, собственно, и работаю по сей день. В то время в нашей компании мейнстримом было использование Keil uVision2 для МК на базе C51 и ARM. Однако мне подсовывали простые задачи под PIC, вроде контроля и управления одним сигналом (кнопка вкл-выкл), и моей первой средой разработки были блокноты — бумажный и компьютерный, плюс книжки бумажные по PIC. Выглядела моя среда разработки примерно так:
Для компиляции файлов мне выдали экзешник компилятора и bat-файл, который использовался мной совершенно бездумно — даже не знаю, что за компилятор там был. В общем, суровые были времена…
Ах, если бы мне кто-то тогда подсказал, что есть такое чудо, как notepad++!
Потом был MPASM, но он убогий и мне про него почти нечего вспоминать. По-моему, под него я также писал в блокноте программки.
MPLAB IDE
По мере совершенствования своих навыков я узнал, что вместо блокнота можно использовать наикрутейшую, как мне тогда казалось, MPLAB IDE: 
В её состав входят:
CC18 и ещё какой-то компилятор, которые можно выбирать в настройках проекта;
хороший набор библиотечных функций;
подключаемые inc-файлы описания МК семейства PIC, заточенные под использование в ассемблере;
встроенный отладчик и программатор;
Но главное — поддержка языка Си — это был для меня глоток свежего воздуха!
Хотя, если присмотреться к этой среде разработки, её убогость и отсталость могут отпугнуть любого мало-мальски привыкшего к хорошим условиям программиста, но я тогда об этом не знал. Справку по встроенным библиотечным функциям надо открывать отдельно и искать, что, где и как называется. Для новичков — непосильная задача. Тем не менее, на тематических форумах люди до сих пор спрашивают, какой компилятор лучше использовать; кто-то так и продолжает использовать MPLAB IDE.MikroC
Задачи для PIC мне подкидывали всё реже и реже, начали набирать обороты разработки с МК серии C51, ARM7 (не путать с ARMv7!), Cortex-M. Но иногда ко мне снова обращались за помощью в написании программ под PIC, а я в силу любопытства пробовал новые средства разработки.К тому времени уже давно и активно программировал в Keil uVision3 — возвращаться к допотопному MBLAB IDE совершенно не хотелось. Так я познакомился с MikroC, который поставляется вместе с программаторами PICKit: 
Набор плюшек почти такой же как в MBLAB IDE, но всё же побогаче:
свой собственный компилятор встроенные библиотеки функций с удобным поиском и доступным описанием; подключаемые h-файлы описания МК семейства PIC; набор дополнительных внешних утилит широкий спектр примеров с исходниками встроенный отладчик и программатор; встроенные вкладки открытых файлов; навигация по функциям в файле Честно, для маленьких простых проектов, которые и составляют основную нишу программ под PIC, этого вполне достаточно. Даже новички нормально разбираются с помощью справки и быстро делают рабочий код. Большинство наших разработчиков, имеющих дело с PIC, используют эту среду при разработке.Так или иначе, сделав очередной проект в MikroC, я благополучно забыл про PIC’и и думал, что уже никогда к ним не вернусь.
Однако история любит повторяться! Через 3 года, в 2013 году, появилась задача разработать ПО по готовой КД, в которой был заложен PIC18F4680. Честно, я даже не знал, что среди PIC’ов бывают такие монстры, всегда имел дело только с мелочью! Задачи были нетривиальные — реализация загрузчика для внутрисхемного обновления ПО, работа в режиме жёсткого реального времени, работа с АЦП, внешними ЦАП, линиями управления, несколькими таймерами-компараторами.
Кстати, немного отвлекаясь от темы: только на этом проекте я в полной мере понял, что такое банки памяти в PIC, как они работают и какие ограничения накладывают на разработку ПО. К примеру, все банки у МК по 256 байт. И хоть убейся, но для PIC нельзя создать структуру, превыщающую по объёму эти 256 байт — ограничение всплыло наружу при реализации протокола обмена, ну да ладно, проехали…
К этому времени Keil uVision3 мне уже изрядно поднадоел, поскольку сложность проектов росла и мне не хватало имевшегося в Keil функционала. Где-то с 2011 года я освоил Eclipse, GCC, синтаксис makefile — и все свои проекты начал вести с использованием этих инструментов. К тому же, у меня уже был опыт применения связки Eclipse + SDCC для реализации проекта под C51 МК. После появления Keil uVision4 я его установил, протестировал пол-часика и снёс, ибо по удобству программирования он всё равно сильно отстаёт от Eclipse.
Eclipse + SDCC
В настоящее время Eclipse де-факто является стандартом в области разработки ПО для встраиваемых систем. Вот список IDE, основанных на Eclipse, от популярных брендов: NXP LPCXpresso IDE
Freescale CodeWarrior
Xilinx Platform Studio
Texas Instruments CCS
Android Development Tools
Автоподстановка, всплывающие подсказки по автодополнению, макросы, затемнение неактивных участков кода, удобная навигация по коду и многое-многое другое, — я не буду всё перечислять, — многие разработчики встраиваемых систем совершенно не привыкли и не знают всех этих плюшек, значительно облегчающих жизнь: 
Главной проблемой чистого Eclipse для разработки на C/C++ под МК является сложность вхождения в него железячных программистов, замена привычных инструментов, работающих после установки в 1–2 клика, на какие-то плагины, требующие настройки, или, что ещё хуже, на вручную написанные makefile — всё это требует значительных первоначальных усилий по чтению и изучению документации, поиску помощи и пособий для начинающих в интернете. Говорю как человек, имеющий опыт по переводу команды программистов-железячников на Eclipse.
Только для моей команды разработчиков Коли прочитали эту статью — дайте знать, я хоть узнаю, как у нас читают профильные хабы на Хабрахабре
Однако, за месяц полностью освоив синтаксис и один раз написав качественный makefile, все остальные проекты создаются по накатанному шаблону и требуют лишь минимальной индивидуальной настройки.Также пришлось сделать ряд дополнительных телодвижений по настройке проектов под PIC — по умолчанию Eclipse понимает синтаксис GCC. Различные макросы и директивы, встроенные в другие компиляторы (будь то СС18 или SDCC), приходится разделять на этапе компиляции и на этапе индексации проекта. Чтобы при навигации в коде редактор не выдавал ложных ошибок на неизвестные директивы, к исходникам проекта подключается файл eclipse-syntax.h:
eclipse-syntax.h #ifndef ECLIPSE_SYNTAX_H_ #define ECLIPSE_SYNTAX_H_
// keyword SDCC defined when compiling with SDCC compiler #ifndef SDCC
#ifdef __SDCC_PIC18F4680 #error «SDCC not found, project compile will be with errors!» #endif
// file not parsed through makefile — just for proper eclipse syntax #ifndef __CC18__ #error »__CC18__ not found, use `-D__CC18__` in makefile for proper CC18 compilation!» #define near #define far #define rom #define ram #define _asm #define _endasm #define Nop () #define ClrWdt () #define Sleep () #define Reset () #define clrwdt #define nop
#define __code #define __data #define __xdata
#define __sfr #define __sbit
#define __naked #define __wparam
#define __bit char #define __at (num)
#else // __CC18__ defined — compile stage! #endif // __CC18__
#define __inline
#define __asm #define __endasm
#define __interrupt (x) #define INTERRUPT (x)
#define USING (x)
#define CRITICAL
#define CRITICAL_START #define CRITICAL_END
#define _REENTRANT
#else // if SDCC defined
#define INTERRUPT (x) __shadowregs __interrupt (x)
//#define USING (x) __using (x) #define USING (x)
#define CRITICAL __critical
#define CRITICAL_START __critical { #define CRITICAL_END } #endif // SDCC defined
#endif /* ECLIPSE_SYNTAX_H_ */ Кроме того, в SDCC у меня не получилось слинковать большой проект в готовый бинарник — потребовалось также настроить GPUtils, в состав которого входят gpasm, gpdasm, gplink и скрипты .lkr карт памяти МК PIC. Правда, из-за одного найденного мной бага в SDCC на этапе отладки кода я в итоге вернулся на CC18 компилятор и линковщик. Тем не менее, SDCC и GPUtils были полностью настроены — для страждущих привожу часть makefile, касающуюся опций запускаемых компиляторов и линковщиков CC18, SDCC, GPUtils: Кусочки makefile ########################################################### # project-specific compile options ########################################################### # Project definitions CHIP = 18F4680 DEFINES:= -DPIC$(CHIP) #DEFINES += -D__SDCC_PIC$(CHIP) # use SDCC compiler DEFINES += -D__CC18__ # use MPLAB CC18 compiler #DEFINES += -DOPTIMIZE_BITFIELD_POINTER_GET # SDCC memory optimize for bitfield structures ########################################################### # common part for all sdcc-based projects ########################################################### SDCC_BASE = c:/DevTools/SDCC CC = »$(SDCC_BASE)/bin/sdcc.exe» LD = »$(SDCC_BASE)/bin/sdcc.exe» ELF2HEX = »$(SDCC_BASE)/bin/packihx.exe» HEX2BIN = »$(SDCC_BASE)/bin/makebin.exe» ########################################################### # common part for all MPLAB MCC18-based projects ########################################################### MPLAB_BASE = c:/DevTools/CC18 CC_MPLAB = »$(MPLAB_BASE)/bin/mcc18.exe» AS_MPLAB = $(MPLAB_BASE)/mpasm/mpasmwin.exe LD_MPLAB = $(MPLAB_BASE)/bin/mplink.exe
########################################################### # GPUtils used with SDCC for linking project ########################################################### GPUTILS_BASE = c:/DevTools/GNUPICutils GPASM = »$(GPUTILS_BASE)/bin/gpasm.exe» GPDASM = »$(GPUTILS_BASE)/bin/gpdasm.exe» GPLINK = »$(GPUTILS_BASE)/bin/gplink.exe»
########################################################### # C preprocessor flags for MPLAB MCC18 compiler ########################################################### #optimization parameters (default = full optimization) OPT_ENABLE_ALL:= -O+ # Enable all optimizations (default) OPT_DEBUG:=-Ou- -Ot- -Ob- -Op- -Or- -Od- -Opa- OPT:=$(OPT_ENABLE_ALL) #OPT:=$(OPT_DEBUG)
CFLAGS_MPLAB:= -p $(CHIP) CFLAGS_MPLAB += -I $(MPLAB_INC_DIR) CFLAGS_MPLAB += -nw=2066 # suppress Warning [2066] type qualifier mismatch in assignment CFLAGS_MPLAB += -ml # Large memory model CFLAGS_MPLAB += -ls # large stack (can span multiple banks) #CFLAGS_MPLAB += -scs # Enable default static locals #CFLAGS_MPLAB += -sco # Enable default overlay locals (statically allocate activation records). Ignored if set --extended CFLAGS_MPLAB += --extended # generate extended mode code
COMPILE_MPLAB_STRING=$(CC_MPLAB) $(CFLAGS_MPLAB) $< -fo=$@ $(DEFINES) $(OPT)
AFLAGS_MPLAB:= /y AFLAGS_MPLAB += /rDEC # set default radix HEX/DEC/OCT AFLAGS_MPLAB += /l- # disable listing file #AFLAGS_MPLAB += /l$(OBJDIR_MPLAB) # enable listing file AFLAGS_MPLAB += /o # specify path for object files #AFLAGS_MPLAB += /o$(OBJDIR_MPLAB) # specify path for object files #AFLAGS_MPLAB += /q # enable quiet mode AFLAGS_MPLAB += /d__LARGE__ # define symbol AFLAGS_MPLAB += /p$(CHIP) # set processor type
#ASSEMBLE_MPLAB_STRING=$(AS_MPLAB) $(AFLAGS_MPLAB) %<
# used linker script LDFLAGS_MPLAB:= $(CHIP)_g.lkr # objects to compile LDFLAGS_MPLAB += $(OBJS_MPLAB) LDFLAGS_MPLAB += $(MPLAB_LIBS) # specify chip for proper linking LDFLAGS_MPLAB += /p$(CHIP) # verbose mode operation #LDFLAGS_MPLAB += /v # generate report file for stack analysis LDFLAGS_MPLAB += /g # generate .LST file and no .COD file LDFLAGS_MPLAB += /i # do not invoke MP2COD (no .COD or .LST file) LDFLAGS_MPLAB += /w # link MPLAB libs LDFLAGS_MPLAB += /l $(MPLAB_LIB_DIR) # generate MAP file LDFLAGS_MPLAB += /m $(EXEDIR)/$(PROJECT_NAME)_mplab.map # set output file LDFLAGS_MPLAB += /o $(EXEDIR)/$(PROJECT_NAME)_mplab.hex
########################################################### # C preprocessor flags for SDCC v. 3.3.0 compiler ########################################################### # ----- processor selection ----- CFLAGS:= -m$(ARCH) CFLAGS += -p$(CHIP) # ----- preprocessor options ----- CFLAGS += $(INCS) CFLAGS += $(DEFINES) # ----- verbose & dependancy generate ----- # CFLAGS += -M # generate dependencies # CFLAGS += -E # # CFLAGS += -C # dont discard comments CFLAGS += -c # dont link file (i.e. have multiple source files) CFLAGS += $(DEBUG)
# ----- common settings ----- #CFLAGS += --nostdinc # This will prevent the compiler from passing on the # default include path to the preprocessor. #CFLAGS += --nostdlib # This will prevent the compiler from passing on the # default library path to the linker.
#CFLAGS += --less-pedantic # Disable some of the more pedantic warnings.
CFLAGS += --stack-auto # All functions in the source file will be compiled as reentrant. # It automatically implies --int-long-reent and --float-reent. CFLAGS += --int-long-reent # Integer (16 bit) and long (32 bit) libraries have been compiled as reentrant. CFLAGS += --float-reent # Floating point library is compiled as reentrant.
#CFLAGS += --no-peep #CFLAGS += --funsigned-char # The default signedness for every type will be unsigned. #CFLAGS += --cyclomatic # This option will cause the compiler to generate an information # message for each function in the source file. The message contains # the number of edges and nodes the compiler detected in the # control flow graph of the function, and most importantly # the cyclomatic complexity.
# ----- optimization options ----- #CFLAGS += --nogcse # Will not do global subexpression elimination, this option may be used # when the compiler creates undesirably large stack/data spaces to store # compiler temporaries. #CFLAGS += --noinvariant # Will not do loop invariant optimizations. #CFLAGS += --noinduction # Will not do loop induction optimizations. #CFLAGS += --nojtbound # Will not generate boundary condition check when switch statements # are implemented using jumptables. #CFLAGS += --noloopreverse # Will not do loop reversal optimization. #CFLAGS += --nolabelopt # Will not optimize labels (makes the dumpfiles more readable). CFLAGS += --nooverlay # The compiler will not overlay parameters and local variables of any function. CFLAGS += --peep-asm # Pass the inline assembler code through the peep hole optimizer. #CFLAGS += --opt-code-speed # Optimize for code speed rather than size #CFLAGS += --opt-code-size # Optimize for code size rather than speed CFLAGS += --fomit-frame-pointer # Frame pointer will be omitted when the function uses # no local variables. CFLAGS += --use-non-free # Search / include non-free licensed libraries and header files
# ----- special options for pic16 port of SDCC -----
CFLAGS += --pstack-model=large # use stack model 'small' (default) or 'large'
# don’t use extended instruction set — SDCCman, $4.6.20.1 Known Bugs
#CFLAGS += -y --extended # enable Extended Instruction Set/Literal Offset Addressing mode
#CFLAGS += --pno-banksel # do not generate BANKSEL assembler directives
CFLAGS += --obanksel=2 # set banksel optimization level (default=0 no)
CFLAGS += --denable-peeps # explicit enable of peepholes
CFLAGS += --no-optimize-goto # do NOT use (conditional) BRA instead of GOTO
CFLAGS += --optimize-cmp # try to optimize some compares
CFLAGS += --optimize-df # thoroughly analyze data flow (memory and time intensive!)
#CFLAGS += --preplace-udata-with=udata_shr # Place udata variables at another section: udata_acs, udata_ovr, udata_shr
#CFLAGS += --ivt-loc= # Set address of interrupt vector table.
#CFLAGS += --nodefaultlibs # do not link default libraries when linking
#CFLAGS += --use-crt= # use
########################################################### # linker flags ########################################################### #gputils (GNU PIC Utils) used to link objects and libs. GPLINK_FLAGS = -c -m -w -r -I $(LIBDIR) -s $(GPUTILS_BASE)/lkr/$(CHIP)_g.lkr #SDCC linker not used #LDFLAGS:= -m$(ARCH) #LDFLAGS += $(DEBUG) #LDFLAGS += --profile
#LDFLAGS += --code-size $(FLASH_SIZE) # Code Segment size #LDFLAGS += --code-loc $(FLASH_LOC) # The start location of the code location, default value is 0
#LDFLAGS += --iram-size $(IRAM_SIZE) # Internal Ram size
#LDFLAGS += --xram-loc $(XRAM_LOC) # The start location of the external ram, default value is 0 #LDFLAGS += --xram-size $(XRAM_SIZE) # External Ram size
#LDFLAGS += --stack-loc $(STACK_LOC) # By default the stack is placed after the data segment. # Using this option the stack can be placed anywhere in the # internal memory space of the 8051.
############################################################################## # MPLAB CC18 compiler — linker $(HEX_MPLAB): $(OBJS_MPLAB) Makefile @echo »--- CC18 Linking objects to $(HEX_MPLAB) …» @$(LD_MPLAB) $(LDFLAGS_MPLAB)
############################################################################## # SDCC compiler — linker $(HEX): $(OBJS) Makefile @echo »--- SDCC Linking objects to $(HEX) …» $(GPLINK) $(GPLINK_FLAGS) -o $(HEX) $(OBJS) $(LIBS) $(GPDASM) -p$(CHIP) $(HEX) > $(DASM) Эпилог Как видно, в итоге я пришёл к использованию связки Eclipse с внешними компиляторами. Изучение опций компиляции — дело нужное и не столь сложное, чтобы просто так от него отказываться — любой программист сможет их изучить и применить при необходимости. Думаю, в итоге у меня получилась идеальная связка, доступная на сегодняшний день для создания проектов под PIC.Собирая воедино все средства разработки, вот список компиляторов, которыми я пользуюсь в связке с Eclipse и получаю от этого истинное удовольствие при программировании:
CC18 для PIC SDCC для C51 gnu-arm-embedded для ARM7 и Cortex-M MinGW для x86 Очевидно, при необходимости список может легко дополняться.Надеюсь, прочитав мою историю, кто-то решится наконец для себя сойти со старых IDE и освоить новые.
Дерзайте!
