MSP430G2-LaunchPad简明教程03[创建一个MSP430工程]

在本章节中笔者将向大家介绍如何基于Makefile创建一个MSP430开发工程。

代码编译过程

由于本教程没有采用常见的IDE的途径进行代码编写调试，而是由开发者自己编写一个Makefile实现项目文件管理的功能，因此需要对MSP430的编译过程有一定的了解。

作为一个标准的GNU C交叉编译器，编译的过程同样遵循【.c文件】--编译--【.o文件】--链接--【可执行的二进制文件】。在MSP430单片机上的可执行文件一般为elf格式，感兴趣的同学可以自行了解该文件格式，其功能作用与51单片机上常见的hex格式文件和飞思卡尔单片机上常见的bin文件类似。

由.c格式的源码文件到.o格式的目标过程称作链接，在这一个过程中需要借助mspgcc（即上一章节中env.sh导出的$CC）完成。在此提供一个简单的示例。新建一个main.c文件，写入如下内容：

int main(void)

{

    return 0;

}

接着在自身的终端（Windows平台下即Git Bash或Mingw）上敲入如下编译命令：

Admin@RDOFWLHXI6YEJMO /cygdrive/f/WORKSPACE/msp430

$ $CC -mmcu=msp430g2553 -mhwmult=none -std=gnu99 -c main.c -o main.o

执行上述命令若无回显，表明编译成功，此时编译器将在当前目录下生成一个.o文件。在编译阶段所使用的编译参数与我们平常使用gcc编译器编译可执行文件并没有什么区别，仅增加了几个msp430特有的Machine Option（即以-m开头的编译器选项），详情可参考GCC官方手册中的相关说明，在此做简要的解释：

编译选项 描述

--mmcu=msp430g2553 指定msp430的型号。指定型号后编译器将在编译阶段隐式添加相关的型号宏，从而使得开发者可直接使用；此外，该选项还将影响编译器所使用的指令集（430 ISA/430X ISA）。--mmcu=msp430g2553表示目标MCU型号为msp430g2553，即小红板默认安装的MCU。

-mhwmult=none 表明无硬件乘法器

-std=gnu99 指定采用的C语言语法标准版本

-c 仅进行编译，不进行链接

-o [FILENAME] 指定输出文件名称为FILENAME

完成代码编译后还要将生成的中间目标文件链接成一个可执行文件，完整的构建过程才算完成。mspgcc工具链对此的处理流程与其他gcc工具链没有任何区别，也是通过gcc编译器调用链接器ld完成（Q：为什么不直接使用ld进行链接？A：使用gcc编译的时候往往需要链接某些libc、libgcc相关的文件，若直接使用ld进行链接需要手动添加大量编译参数，十分繁琐）。读者可在上一命令行的基础上尝试执行如下命令行

Admin@RDOFWLHXI6YEJMO /cygdrive/f/WORKSPACE/msp430

$ $CC -mmcu=msp430g2553 $LDFLAGS main.o -o main.elf

在链接阶段的编译参数相比编译少了许多，但同样需要带上--mmcu=msp430g2553这个选项，否则编译器无法确定使用哪个链接脚本文件进行链接。所谓的链接脚本是一个用于指定链接规则的脚本文件，链接器的工作实际上就是执行该链接脚本；链接脚本一般由工具链自带，对于MSP430来说一般不需要开发者对其进行修改；链接脚本在嵌入式领域的主要作用为指定CPU/MCU的存储空间分布。mspgcc工具链的链接脚本文件均放置于include目录下，该路径并不在环境变量$PATH中，因此上一教程的env.sh导出了一个$LDFLAGS环境变量用于在链接阶段使用-L参数指定链接脚本的所在路径。链接阶段结束之后编译器将在当前目录下生成一个.elf文件即我们最终所需的可执行文件。

代码烧写

代码的烧写需要基于mspdebug这一工具实现，这一工具同样是在命令行环境下使用的，其基本的命令格式为

mspdebug [options] [command ...]

其中的是必填项目，用于指定下载器的种类。先前在网上参考的教程均是选择rf2500进行烧写的，然而笔者多次尝试未果，机智地改为tilib方才烧写成功！（P.S.：这一过程浪费了大量的时间，实在是坑。。）

以将上文编译好的main.elf文件烧录至小红板为例，代码烧写的基本命令为（其中的$MSPDEBUG变量也是由上篇教程的env.sh脚本封装的变量）

Admin@RDOFWLHXI6YEJMO /cygdrive/f/WORKSPACE/msp430

$ $MSPDEBUG tilib 'prog main.elf'

该命令亦可分步执行，即先进入mspdebug自身的控制台界面，再输入下载指令

Weilun@RDOFWLHXI6YEJMO /cygdrive/f/WORKSPACE/msp430

$ $MSPDEBUG tilib

MSPDebug version 0.22 - debugging tool for MSP430 MCUs

Copyright (C) 2009-2013 Daniel Beer

This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO

warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

MSP430_GetNumberOfUsbIfs

MSP430_GetNameOfUsbIf

Found FET: HID0268:COM3

MSP430_Initialize: HID0268:COM3

Firmware version is 20409001

MSP430_VCC: 3000 mV

MSP430_OpenDevice

MSP430_GetFoundDevice

Device: MSP430G2xx3 (id = 0x00de)

2 breakpoints available

MSP430_EEM_Init

Chip ID data: 25 53

Available commands:

    =           erase       isearch     power       save_raw    simio

    alias       exit        load        prog        set         step

    break       fill        load_raw    read        setbreak    sym

    cgraph      gdb         md          regs        setwatch    verify

    delbreak    help        mw          reset       setwatch_r  verify_raw

    dis         hexout      opt         run         setwatch_w

Available options:

    color                       gdb_loop

    enable_bsl_access           gdbc_xfer_size

    enable_locked_flash_access  iradix

    fet_block_size              quiet

    gdb_default_port

Type 'help ' for more information.

Use the 'opt' command ('help opt') to set options.

Press Ctrl+D to quit.

(mspdebug) prog main.elf

prog main.elf

Erasing...

Programming...

Writing    2 bytes at fffe [section: __reset_vector]...

Writing    4 bytes at c000 [section: .rodata2]...

Writing   22 bytes at c004 [section: .text]...

Done, 28 bytes total

从上文打印的输入日志中还可以看到mspdebug工具提供的其他控制台命令，例如break/delbreak（增删断点）、gdb（创建一个gdb server）、reset（复位）等。

编写一个简单的Makefile

有了上个章节的基础，我们就可以自己动手编写一个Makefile。但可能有不少读者朋友并不喜欢Makefile的语法或自己手动书写Makefile，甚至完全没接触过Makefile，本教程在此提供一个精简的Makefile模板可直接使用（使用限制：源码、中间文件、最终目标文件均在同一目录下，即flat型目录结构），但还是建议大家能够书写一个属于自己的Makefile。本教程在此不会对Makefile的语法作展开讲解，但Makefile中均配以重要的注释供读者理解，该示例Makefile的主体思路为封装编译参数->指定编译依赖规则（这一过程中使用了模式匹配以应对多个.c文件生成一个最终目标文件的场景；此外还引入了.d依赖文件完善依赖规则）->添加非编译操作的伪目标。

# 配置编译工具链

CROSS_COMPILE ?= msp430-elf-

CC            ?= $(CROSS_COMPILE)gcc

MSPDEBUG      ?= mspdebug

# 配置编译参数

# 定义目标MCU型号与调试驱动

MCU           := msp430g2553

DEBUG_DRIVER  := tilib

# CFLAGS为编译阶段参数

#  @note: 此处必须加上CFLAGS变量添加由env.sh导出的编译参数，否则可能会出现

#         头文件找不到的报错（下方的LDFLAGS同理）

CFLAGS  := -mmcu=$(MCU) -mhwmult=none -MMD -std=gnu99 $(CFLAGS) -c

# LDFLAGS为链接阶段参数，将影响编译器调用链接器的具体方式

LDFLAGS := -mmcu=$(MCU) $(LDFLAGS)

# 定义目标文件名称

TARGET  := main

ELF     := $(TARGET).elf

SRCS    := $(wildcard *.c)

DEPS    := $(SRCS:.c=.d)

OBJS    := $(SRCS:.c=.o)

# 定义all目标，最终需要生成一个elf格式的二进制文件

all: $(ELF)

# .elf文件由.o文件链接生成

$(ELF): $(OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) $^ -o $@

# .o文件由.c文件编译生成

%.o: %.c

$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@

.PHONY: clean flash mostlyclean

# 清除中间文件与目标文件

clean:

rm -f *.elf *.o

# 烧写程序

flash:

$(MSPDEBUG) $(DEBUG_DRIVER) --force-reset 'prog $(ELF)'

# 在clean操作的基础上清除.d文件

mostlyclean:

rm -f *.d *.elf *.o

# 引入.d依赖文件

-include $(DEPS)

该示例Makefile的基本用法为

命令 功能

make 编译并链接生成可执行文件

make clean 清除编译过程中产生的中间文件与最终目标文件

make mostlyclean 在make clean的基础上清除.d依赖文件

make flash 烧写最终目标文件至单片机