背景

CLionは、C / C ++開発環境であり、IntelliJ IDEAおよびそれに応じてAndroid Studioに近いものです。

このIDEを使用してマイクロコントローラーファームウェアを作成する方法の概要を説明するブログ投稿の翻訳を、コミュニティの注目を集めています。

約1年半前、私は英語でブログ記事を書き、JetBrains CLionを使用してマイクロコントローラーをプログラムする方法を説明しました。

要するに、当時私はSTM32-Discoveryシリーズボードの1つを使用しました。 オンボードプログラマは、SEGGER JLinkと互換性があるように変更されました。 STM32CubeMXコードジェネレーター、GCC ARMツールチェーン、SEGGER Ozoneデバッガーも使用されました。 このすべてで、私はLEDを点滅させることに成功しました:)。

このようなツールのセットは全体として機能しましたが、プログラマーのフラッシュ、外部デバッガーの起動が必要でした（素晴らしいCLionがある場合、なぜ必要なのですか？）、さらに、SEGGERはそのようなフラッシュされたプログラマーにかなり厳しいライセンス制限を課します。

当然、これらの問題はすべて私を満足させるものではなく、より良い解決策を見つけようとしました。 幸いなことに、進歩は止まっておらず、長年にわたってCLionとCubeMXの両方が大幅に改善されており、最も重要なこととして、CLionはリモートGDBをサポートしています。 マイクロコントローラのファームウェアをアップロードおよびデバッグするためのソフトウェアとして、OpenOCD（Open On-Chip-Debugger）を使用することが現実的になりました。 このようにして、SEGGERライセンスの制限を取り除き、オープンソースツールを優先することができます。 プログラマーをフラッシュする必要はもうありません。ターゲットデバイスをフラッシュする場合でも、デモボードをそのまま使用できます（ST NucleoまたはDiscoveryボードのドキュメントを参照）。

すべてをバニラCLionで実行できましたが、プロジェクトのセットアップが非常に複雑だったため、最終的に独自のプラグインを作成するというアイデアを思い付きました。これにより、すべてのツールを相互にリンクできます。 そのため、プラグインをベータ版にし、JetBrainsリポジトリに公開し、すべてがどのように機能するかを示す準備ができました。 たとえば、ST Microelectronicsの最も人気のあるマザーボードの1つであるSTM32F4-Discoveryを使用して、小さなデモプロジェクトを作成します（驚き！LEDを点滅させます！）。 STM32 Nucleo、Discovery、またはEVALシリーズの各ボードにはLEDがあるため、わずかな変更を加えた同じ例を実行できます。

ツールキット

クライオン

まず、実際にはIDEが必要です。 CLionはJetBrains Webサイトからダウンロードできます。 インストーラーを実行して、指示に従ってください。 ライセンスが必要になりますが、最初の月間トライアルで十分です。 インストール手順はこちら 。

プラグイン

CLion設定の[ プラグイン ]タブを開き、[ リポジトリの参照... ]をクリックして、 openocdキーワードでプラグインを見つけます。 次に、CLion をインストールして再起動します。

これで、別の実行構成がCLionに表示され、[ ツール ]メニューの2つの追加項目、設定の別のタブが表示されます。

ツールチェーン

ツールチェーンは、プログラムとファームウェアを構築するためのクロスプラットフォームツールキットです。 クロスプラットフォーム-これは、コンパイルがPCまたはMacで行われ、ビルド結果がターゲットデバイスでのみ機能することを意味します。 私たちの場合、これはARM互換のMKです。

CLion ClangまたはGCCが無料でサポートしているものや、市販のツールチェーン（Keil、IAR、Raisonanceなど）など、いくつかの異なるツールチェーンがあります。 私は公式ソースからダウンロードしたGCCを使用しています- https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm インストール後に、ツールチェーンをシステムパスに含める必要があることに注意してください。 これを確認するには、コマンドラインからarm-none-eabi-gccを実行します。

Openocd

OpenOCDは、多くのサポートされているプログラマーの1つを使用して、さまざまなMKのハードウェアデバッグをサポートするデバッガーです。 また、FPGAとフラッシュメモリをフラッシュできます。 したがって、ST製品に限らず、膨大な数の異なるチップを使用する可能性があります。

OpenOCDのすべての機能のうち、プラグインは次の3つを使用します。

• ST-Link / V2フラッシャーのサポート

  
  
  
  
  
  
  

• ARM Cortex MコアでMKをサポート

  
  
  
  
  
  
  
• リモートGDBプロトコルをサポート

OpenOCDは公式にはソース形式で配布されていますが、すべての一般的なプラットフォーム用の半公式ビルドもあります。 詳細はこちらをご覧ください： http://openocd.org/getting-openocd/ 。 Windowsでは、ST-LINK / V2用のドライバーが必要です。 通常、ドライバーはWindows用のOpenOCDアセンブリに含まれていますが、MKをフラッシュするための非常に便利なユーティリティと共に、STサイトから直接ダウンロードすることもできます。 http://www.st.com/en/development-tools/stsw-link004.html

STM32CubeMX

STM32CubeMXは、STM32 MK用の無料のコードジェネレーターです。 その中で、端末、周辺機器、CPUクロックなどを設定できます。 これらはすべて、非常に便利なビジュアルエディターで行われます。 その後、Cubeはソースコードのバックボーン、つまり、必要なすべての.cおよび.hファイルと、サポートされているIDEのプロジェクトファイル（悲しいかなCLionは含まれていません）を作成します。 キューブは、エディタージェネレーター自体と、いわゆるロードジェネレーターで構成されます。 「ファームウェアパッケージ」、MKファミリごとに1つ。 ジェネレーター自体は、 ここからダウンロードできます 。

さあ始めましょう

STmovskiy MKの最も人気のあるマザーボードの1つはSTM32F4-Discoveryです。 例として取り上げます。 搭載されているのはかなり強力な（トップエンドではありませんが）MK-STM32F407、ST-LINK / V2と互換性のあるファームウェア、および4つの制御されたLEDです。 マイク、音声出力、加速度計、USBもありますが、この記事ではそれらについて掘り下げることはしません。LEDのみを扱います。 STM32 Discovery、Eval、またはNucleoシリーズの他のボードを既にお持ちの場合、これは重要ではありません。どのボードでも同じことができます。 少なくとも1つのLEDがあります。

ボードのセットアップ

すべてのツールをインストールしたら、最後にSTM32F4-Discoveryの「改善されたフラッシャー」を作成しましょう。 まず最初に、CubeMXを起動します。 起動時に、ネットワークから利用可能なMKとボードのリストをダウンロードし、その後、任意のMKを選択できます。 当然、ボードにもっと興味があります。 「ボードセレクタ」に移動し、STM32F4DISCOVERYを見つけてダブルクリックします。

その後、エディターが開き、MKチップ自体が表示されます。3つのタブを使用して、ピンモード、周辺機器、およびプロセッサクロック回路を構成できます。 最後の4番目のタブでは何も構成できませんが、構成に応じてチップのエネルギー消費量を計算できます。

むき出しのMKからではなく、ボードから始めたので、すでに何かが行われています。 特に、LEDに必要なGPIOを設定し、LD3 ... LD6という名前も付けました。 プロジェクト自体を構成し、コードを生成するだけです。 プロジェクトフォルダー、プロジェクト自体の名前を選択し、SW4STM32をツールチェーン/ IDEとして設定する必要があります。

ここで、設定を閉じて[コードの生成]をクリックする必要があります。 ギアボタン。 コード生成が終了したら、最後のダイアログを閉じます（「プロジェクトを開く」ボタンには触れないでください）。

最後に、結果の年をCLionで開くことができます。 メインメニューから「 ファイル」->「インポート 」を選択するか、「ようこそ」画面から「 ソースからプロジェクトを インポート 」を選択します。 インポートプロセス中、CLIonは確認ダイアログまたはエラーを表示することがありますが、無視してください。 プロジェクトが最終的にインポートされたら、 メニューから [ ツール]-> [ STM32CubeMXプロジェクトでCMakeプロジェクトを更新]を選択します。

この時点で、プラグインはCMakeLists.txtを完全に書き換え、ツールチェーンと必要なすべてのスクリプトを接続します。 これで、CLionはプロジェクトをコンパイルおよびアセンブルできるようになります。 さらに、プラグインは、新しい実行構成を構成して、コンパイル済みプロジェクトを埋めてデバッグします。

プラグインパラメーターの構成。

CLion設定を再度開きます。今回は、 Build、Execution、DeploymentグループのOpenOCD Supportタブを開きます。

そこで、OpenOCDが置かれているフォルダーとボードの構成ファイルを指定する必要があります。 プラグインはシステムパス自体でOpenOCDを見つけようとしますが、正確な場所を明示的に登録する必要がある場合があります。 ほとんどの場合、ポート設定とGDBへのパスを変更する必要はありませんが、Macユーザーには別のgdbが必要です。 たとえば、ツールチェーンからarm-none-eabi-gdbを取得できます。

最後に行うことは、適切なダイアログを使用してボード構成ファイルを選択することです。 これらのファイルは、OpenOCDインストールのボードサブフォルダーにあります。 このプロジェクトの最適な選択は、明らかにstm32f4discovery.cfgです。

コードを追加します

これで必要なすべての設定が完了しました。コードを記述できます。 main.cを開き、無限のwhileループを見つけて、そこに数行を追加します。行106〜111を参照してください。

これらの線は、300ミリ秒ごとにLEDのランダムな組み合わせを点灯します。

いくつかの#pragmaディレクティブ （行100、101、113）を追加して、CLionの警告を取り除くこともできます。無限ループは「通常の」Cプログラムでは使用されないため、IDEはそれらを好みません。

スタートの鍵！

メイン（）本体内のどこかにブレークポイントを置き、すべてを開始する時が来ました！ CLionはプロジェクトをアセンブルし、ボードにロードし、デバッガーを起動してMKをリセットします。 これで、デバッグにブレークポイントとウォッチを使用できます。

3回読むよりも1回見る方が良い：

次は？

尊敬される読者が上記のすべてを実行できた場合、ファームウェアの簡単な例が機能します。 しかし、さらにコードを書く方法は？ さて、ここでいくつかのQ＆Aのヒントがあります。

Q：どのボードがサポートされていますか？

A：多かれ少なかれ、STMicroelectronics STM32 Discovery、Nucleo、またはEVALシリーズのデモボードはすべて動作するはずです。

Q：MKのハードウェア構成を変更する必要がある場合はどうすればよいですか？

A：STM32CubeMXを再度起動し、プロジェクトを開いて、必要な変更を加え、再コーディングします。 IDEのプラグインは、プロジェクトを更新する必要があるかどうかを尋ねます。 「はい」と答えてください。

Q：作成時に上書きされないように、作成したコードを保護するにはどうすればよいですか？

A：常に擬似コメントの間にコードを書く

/* USER CODE BEGIN ??? */



/* USER CODE BEGIN ??? */



および/* USER CODE END ??? */



/* USER CODE END ??? */



。

Cubeは、コードを生成するときにこれらのフラグメントに触れません。 自動的に追加された#includeディレクティブをそのような場所に転送することを忘れないでください。 大量のコードに対する別のアプローチは、個別の.c / .hファイルです。

Q：外部ライブラリを追加し、FPUを接続し、 CMakeLists.txtでその他の変更を行う必要があります。 しかし、どのように？

A： CMakeLists.txtは 、テンプレートのプラグインによって自動的に書き換えられます。直接変更しないでください。 テンプレート自体はプロジェクトファイル間で自動的に記録されるため、そこで変更を加えてから、メニュー項目[ ツール ] -> [STM32CubeMXでCMakeプロジェクトを更新 ]を使用してプロジェクトを更新する必要があります。

Q：ARMベースの開発にはCLionを使用したいのですが、STM32では使用しません。 このプラグインを使用できますか？

A：おそらくそうです。 すべて同じツール（STM32CubeMXを除く）をインストールしてから、独自のCMakeLists.txt （ テンプレートはこちら ）、リンカー用のスクリプト、およびボード構成ファイルを作成する必要があります。 すべての準備ができたら、[ ツール] -> [ CMake] -> [ キャッシュのリセットとプロジェクトのリロード]を選択し、 実行構成タイプOpenOCDのダウンロードと実行を作成します。 プラグインのユーザーの 1人が、Atmel SAM E70に対してこれをすべて行いました。

Q：開発にはCLionとプラグインを使用したいのですが、ARMには使用しません。 可能ですか？

A：MKがGCCでサポートされている場合、ファームウェアはOpenOCDと互換性があります。少なくとも試してみてください。 適切なツールチェーンを使用して、前の回答を参照してください。

Q：適切なボード構成ファイルが見つかりません。 いくつかの個別の構成ファイルを使用できますか？

A：ボード構成ファイルは、それらを組み合わせて作成できます。 プロジェクトに入れて、サンプルの標準の1つを取得します。

Q：気に入っています！ プロジェクトを何らかの形でサポートしたり、プロジェクトに参加したりできますか？

A： もちろんです！

参照資料

• 例自体 https://github.com/elmot/f4-blog
• クライオン
• プラグインページ 、 ソースコードとバグトラッカー 、 ドキュメント
• Openocd
• ツールチェーン
• STM32CubeMX