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Arduino no Linux: aprofundando-se em um projeto

1. Introdução


Em um artigo anterior , foi descrito o processo de transformar o Qt Creator em um IDE completo para projetos na plataforma Arduino. As etapas foram descritas em detalhes, mas sem uma descrição do significado do que está acontecendo, portanto, o efeito desse artigo é pequeno. Em cada caso, várias nuances podem surgir e é difícil entendê-las sem entender como o projeto está organizado.

Portanto, neste artigo, entenderemos a estrutura e as configurações do projeto.

1. Arduino Core e função main ()


Como você sabe, a execução de qualquer programa em C / C ++ começa com a função main (), incluindo o firmware do microcontrolador. De uma forma ou de outra, essa função está presente em qualquer projeto. Ao criar um projeto no IDE do Arduino, imediatamente é oferecido um arquivo de esboço (também com uma extensão estúpida * .ino), ocultando a localização do ponto de entrada do desenvolvedor.

No Arch, as fontes do Arduino Core estão localizadas no caminho / usr / share / arduino / hardware / archlinux-arduino / avr / cores / arduino e contêm o seguinte

Lista de arquivos do Arduino Core
$ ls -l  320 -rw-r--r-- 1 root root 1222  3 2017 abi.cpp -rw-r--r-- 1 root root 7483  3 2017 Arduino.h -rw-r--r-- 1 root root 11214  3 2017 binary.h -rw-r--r-- 1 root root 8078  9 2017 CDC.cpp -rw-r--r-- 1 root root 1529  3 2017 Client.h -rw-r--r-- 1 root root 2605  3 2017 HardwareSerial0.cpp -rw-r--r-- 1 root root 2315  3 2017 HardwareSerial1.cpp -rw-r--r-- 1 root root 1975  3 2017 HardwareSerial2.cpp -rw-r--r-- 1 root root 1975  3 2017 HardwareSerial3.cpp -rw-r--r-- 1 root root 7743  3 2017 HardwareSerial.cpp -rw-r--r-- 1 root root 5262  3 16:57 HardwareSerial.h -rw-r--r-- 1 root root 4469  3 2017 HardwareSerial_private.h -rw-r--r-- 1 root root 1142  3 2017 hooks.c -rw-r--r-- 1 root root 2851  3 2017 IPAddress.cpp -rw-r--r-- 1 root root 2861  3 2017 IPAddress.h -rw-r--r-- 1 root root 1372  3 2017 main.cpp -rw-r--r-- 1 root root 1027  3 2017 new.cpp -rw-r--r-- 1 root root 979  3 2017 new.h -rw-r--r-- 1 root root 2725  3 2017 PluggableUSB.cpp -rw-r--r-- 1 root root 2063  3 2017 PluggableUSB.h -rw-r--r-- 1 root root 1335  3 2017 Printable.h -rw-r--r-- 1 root root 5442  3 2017 Print.cpp -rw-r--r-- 1 root root 2963  3 16:57 Print.h -rw-r--r-- 1 root root 963  3 2017 Server.h -rw-r--r-- 1 root root 8804  3 17:23 Stream.cpp -rw-r--r-- 1 root root 6060  3 17:23 Stream.h -rw-r--r-- 1 root root 15022  3 2017 Tone.cpp -rw-r--r-- 1 root root 4363  18 16:52 Udp.h -rw-r--r-- 1 root root 6261  3 16:57 USBAPI.h -rw-r--r-- 1 root root 20086  18 16:52 USBCore.cpp -rw-r--r-- 1 root root 8435  3 2017 USBCore.h -rw-r--r-- 1 root root 1519  3 2017 USBDesc.h -rw-r--r-- 1 root root 4576  3 2017 WCharacter.h -rw-r--r-- 1 root root 9409  3 2017 WInterrupts.c -rw-r--r-- 1 root root 7850  3 2017 wiring_analog.c -rw-r--r-- 1 root root 12024  3 2017 wiring.c -rw-r--r-- 1 root root 4978  3 2017 wiring_digital.c -rw-r--r-- 1 root root 2255  3 2017 wiring_private.h -rw-r--r-- 1 root root 3435  3 2017 wiring_pulse.c -rw-r--r-- 1 root root 6022  3 2017 wiring_pulse.S -rw-r--r-- 1 root root 1550  3 2017 wiring_shift.c -rw-r--r-- 1 root root 1641  3 2017 WMath.cpp -rw-r--r-- 1 root root 16989  3 2017 WString.cpp -rw-r--r-- 1 root root 9910  3 2017 WString.h


A função main () está localizada no arquivo main.cpp e se parece com isso

 #include <Arduino.h> // Declared weak in Arduino.h to allow user redefinitions. int atexit(void (* /*func*/ )()) { return 0; } // Weak empty variant initialization function. // May be redefined by variant files. void initVariant() __attribute__((weak)); void initVariant() { } void setupUSB() __attribute__((weak)); void setupUSB() { } int main(void) { init(); initVariant(); #if defined(USBCON) USBDevice.attach(); #endif setup(); for (;;) { loop(); if (serialEventRun) serialEventRun(); } return 0; }

Pode-se ver que não há nada sobrenatural no esboço: as funções setup () e loop () são chamadas diretamente de main (). O arquivo led-blink.cpp que criamos anteriormente contém definições dessas funções. Se removermos esse arquivo do projeto

 #  #INCLUDEPATH += ./include #HEADERS += $$files(./include/*.h) #   #SOURCES += $$files(./src/*.cpp)

obtemos um erro de vinculador lógico



Assim, todos os módulos que adicionamos ao projeto serão vinculados ao núcleo do Arduino, que implementa a funcionalidade básica. Aqui está uma breve descrição dos cabeçalhos do Arduino Core:

  • Arduino.h - o cabeçalho básico, incluindo os cabeçalhos da biblioteca C padrão, definições da interface do programa para os registros do controlador AVR, definições básicas de macro usadas na programação
  • binary.h - definições de macro para escrever números de 0 a 255 em formato binário
  • Client.h - classe de cliente Ethernet
  • HardwareSerial.h, HardwareSerial_private.h - biblioteca para trabalhar com hardware UART
  • IPAddress.h - trabalhe com endereços IP de protocolos Ethernet
  • new.h - implementação dos operadores C ++ novos e excluídos
  • PluggableUSB.h, USBAPI.h, USBCore.h, USBDesc.h - biblioteca para implementação de dispositivos USB
  • Print.h, Printable.h, Stream.h - bibliotecas para trabalhar com fluxos de dados simbólicos, incluindo aqueles transmitidos via UART
  • Server.h - uma classe que implementa o servidor Eternet
  • Udp.h - implementação do protocolo UDP
  • WCharacters.h, WString.h - classes para trabalhar com caracteres e cadeias
  • iring_private.h - a biblioteca da plataforma Wiring , com base na qual o Arduino Core é construído. Esta biblioteca implementa uma interface de nível relativamente alto para os recursos do sistema dos microcontroladores.

Assim, mesmo no mais simples programa intermitente de LED, muitos códigos desnecessários estão incluídos. Esse é o preço da facilidade de desenvolvimento e baixo limiar de entrada. No entanto, por falar nisso, sou esperto: o exemplo mostrado no último artigo não corresponde ao que é obtido após a montagem no IDE do Arduino.

2. Corte a gordura do firmware


No Arduino, o IDE Core é montado em uma biblioteca core.a estática separada, que é então vinculada aos arquivos do objeto de esboço em um binário pronto. Faremos o mesmo no Qt Creator.

Crie um projeto principal com a seguinte estrutura



O script qmake para este projeto é apresentado abaixo:

core.pro
 #      DESTDIR = ../../lib TARGET = core #    INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/cores/arduino INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/variants/standard INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/libraries INCLUDEPATH += /usr/avr/include #   C QMAKE_CC = /usr/bin/avr-gcc QMAKE_CFLAGS += -c -g -Os -w -ffunction-sections -fdata-sections QMAKE_CFLAGS += -MMD -mmcu=$$ARDUINO_MCU -DF_CPU=$$ARDUINO_FCPU QMAKE_CFLAGS += -DARDUINO_AVR_UNO -DARDUINO_ARCH_AVR #   C++ QMAKE_CXX = /usr/bin/avr-g++ QMAKE_CXXFLAGS += -c -g -Os -w -ffunction-sections -fdata-sections QMAKE_CXXFLAGS += -fno-exceptions -fno-threadsafe-statics QMAKE_CXXFLAGS += -MMD -mmcu=$$ARDUINO_MCU -DF_CPU=$$ARDUINO_FCPU QMAKE_CXXFLAGS += -DARDUINO_AVR_UNO -DARDUINO_ARCH_AVR #  Arduino Core HEADERS += $$files($$ARDUINO_DIR/cores/arduino/*.h) HEADERS += $$files($$ARDUINO_DIR/variants/standard/*.h) #  Arduino Core SOURCES += $$files($$ARDUINO_DIR/cores/arduino/*.c) SOURCES += $$files($$ARDUINO_DIR/cores/arduino/*.cpp)

O projeto contém exclusivamente código Arduino Core. Sua montagem fornece saída da biblioteca libcore.a

Agora, próximo, para criar um projeto de firmware contendo o código de esboço



blink.pro
 #     #    Arduino Core ARDUINO_DIR=/usr/share/arduino/hardware/archlinux-arduino/avr/ #    (Arduino Uno, Nano, Mini) ARDUINO_MCU=atmega328p #    ARDUINO_FCPU = 16000000L #  ,   Qt   ! QT -= gui core CONFIG -= qt #   - ,      ELF TEMPLATE = app #      DESTDIR = ../../bin TARGET = blink #    INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/cores/arduino INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/variants/standard INCLUDEPATH += $$ARDUINO_DIR/libraries INCLUDEPATH += /usr/avr/include #   C QMAKE_CC = /usr/bin/avr-gcc QMAKE_CFLAGS += -c -g -Os -w -ffunction-sections -fdata-sections QMAKE_CFLAGS += -MMD -mmcu=$$ARDUINO_MCU -DF_CPU=$$ARDUINO_FCPU QMAKE_CFLAGS += -DARDUINO_AVR_UNO -DARDUINO_ARCH_AVR #   C++ QMAKE_CXX = /usr/bin/avr-g++ QMAKE_CXXFLAGS += -c -g -Os -w -ffunction-sections -fdata-sections QMAKE_CXXFLAGS += -fno-exceptions -fno-threadsafe-statics QMAKE_CXXFLAGS += -MMD -mmcu=$$ARDUINO_MCU -DF_CPU=$$ARDUINO_FCPU QMAKE_CXXFLAGS += -DARDUINO_AVR_UNO -DARDUINO_ARCH_AVR #   QMAKE_LINK = /usr/bin/avr-gcc QMAKE_LFLAGS = -w -Os -Wl,--gc-sections -mmcu=$$ARDUINO_MCU QMAKE_LIBS = -lm #  QMAKE_POST_LINK += /usr/bin/avr-objcopy -O ihex -j .text -j .data -S ${TARGET} ${TARGET}.hex LIBS += -L../../lib -lcore #  INCLUDEPATH += ./include HEADERS += $$files(./include/*.h) #   SOURCES += $$files(./src/*.cpp)


blink.h
 #ifndef LED_BLINK_H #define LED_BLINK_H #include <Arduino.h> #endif // LED_BLINK_H


blink.cpp
 #include "blink.h" #define LED_STAND_PIN 13 unsigned long time = 0; unsigned long DELAY = 1000000; bool on = false; //------------------------------------------------------------------------------ // //------------------------------------------------------------------------------ void setup() { pinMode(LED_STAND_PIN, OUTPUT); } //------------------------------------------------------------------------------ // //------------------------------------------------------------------------------ void loop() { if ( micros() >= time + DELAY ) { time = micros(); on = !on; } uint8_t state = on ? HIGH : LOW; digitalWrite(LED_STAND_PIN, state); }


Coletaremos os dois projetos juntos usando o tipo de projeto “subdiretórios” disponível no qmake

led-blink2.pro
 TEMPLATE = subdirs SUBDIRS += ./core SUBDIRS += ./blink


Montamos o projeto, executamos no quadro e observamos o registro do firmware

Registro de firmware Blink.hex
 avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions Reading | ################################################## | 100% 0.00s avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p) avrdude: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be performed To disable this feature, specify the -D option. avrdude: erasing chip avrdude: reading input file "/mnt/data/Arduino/led-blink2/bin/blink.hex" avrdude: writing flash (1040 bytes): Writing | ################################################## | 100% 0.18s avrdude: 1040 bytes of flash written avrdude: verifying flash memory against /mnt/data/Arduino/led-blink2/bin/blink.hex: avrdude: load data flash data from input file /mnt/data/Arduino/led-blink2/bin/blink.hex: avrdude: input file /mnt/data/Arduino/led-blink2/bin/blink.hex contains 1040 bytes avrdude: reading on-chip flash data: Reading | ################################################## | 100% 0.15s avrdude: verifying ... avrdude: 1040 bytes of flash verified avrdude: safemode: Fuses OK (E:00, H:00, L:00) avrdude done. Thank you.


Aqui prestamos atenção à quantidade de memória ocupada.

 avrdude: verifying ... avrdude: 1040 bytes of flash verified

Sim, o firmware já possui 1040 bytes contra 2838 no projeto do último artigo. Ainda assim, um esboço semelhante no IDE do Arduino leva 882 bytes. Depois de estudar cuidadosamente o log de compilação do ambiente do Arduino, adicionamos chaves do compilador C aos projetos principais e piscantes

 QMAKE_CFLAGS += -flto -fno-fat-lto-objects

e chaves do compilador C ++

 QMAKE_CXXFLAGS += -fpermissive -flto -fno-devirtualize -fno-use-cxa-atexit

Reconstruímos, costuramos, lançamos e ...

 avrdude: verifying ... avrdude: 882 bytes of flash verified

Ok, cobiçados 882 bytes alcançados. O que faz isso acontecer?

Primeiro, vejamos os arquivos ELF obtidos durante a montagem dos projetos atuais e anteriores, ou seja, prestaremos atenção às informações simbólicas, que darão uma idéia de que, a partir das funções e classes do Arduino Core, ele acaba no binário. Dê um comando

 $ avr-objdump -t led-blink

Tabela de caracteres Led-piscar
 led-blink:   elf32-avr SYMBOL TABLE: 00800100 ld .data 00000000 .data 00000000 ld .text 00000000 .text 00800122 ld .bss 00000000 .bss 00000000 ld .stab 00000000 .stab 00000000 ld .stabstr 00000000 .stabstr 00000000 ld .comment 00000000 .comment 00000000 ld .note.gnu.avr.deviceinfo 00000000 .note.gnu.avr.deviceinfo 00000000 ld .debug_info 00000000 .debug_info 00000000 ld .debug_abbrev 00000000 .debug_abbrev 00000000 ld .debug_line 00000000 .debug_line 00000000 ld .debug_str 00000000 .debug_str 00000000 l df *ABS* 00000000 WInterrupts.c 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000112 l F .text 00000002 nothing 00800100 l O .data 00000004 intFunc 00000000 l df *ABS* 00000000 HardwareSerial.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000000 l df *ABS* 00000000 IPAddress.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 0000078a l F .text 00000016 _GLOBAL__sub_I_IPAddress.cpp 008001c8 l O .bss 00000006 _ZL11INADDR_NONE 00000000 l df *ABS* 00000000 Tone.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 0080011c l O .data 00000001 _ZL9tone_pins 000000b8 l O .text 00000001 _ZL21tone_pin_to_timer_PGM 00000000 l df *ABS* 00000000 led-blink.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000000 l df *ABS* 00000000 wiring_digital.c 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000304 l F .text 00000052 turnOffPWM 00000000 l df *ABS* 00000000 HardwareSerial0.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000694 l F .text 0000005a _GLOBAL__sub_I_HardwareSerial0.cpp 00000000 l df *ABS* 00000000 _clear_bss.o 000000ea l .text 00000000 .do_clear_bss_start 000000e8 l .text 00000000 .do_clear_bss_loop 00000000 l df *ABS* 00000000 wiring.c 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00800122 l O .bss 00000001 timer0_fract 00000000 l df *ABS* 00000000 main.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 00000000 l df *ABS* 00000000 Print.cpp 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 0000081e l F .text 0000001e _ZN5Print5writeEPKc.part.2 00000000 l df *ABS* 00000000 _udivmodsi4.o 00000ac6 l .text 00000000 __udivmodsi4_ep 00000aac l .text 00000000 __udivmodsi4_loop 00000000 l df *ABS* 00000000 _exit.o 00000af2 l .text 00000000 __stop_program 00000000 l df *ABS* 00000000 hooks.c 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 0000010e w .text 00000000 __vector_22 00800127 g O .bss 00000004 timer0_overflow_count 0000094a g F .text 0000002a _Z6noToneh 00000772 g F .text 00000018 _ZN9IPAddressC1Ehhhh 000000ae g O .text 0000000a port_to_mode_PGM 00000114 g F .text 0000004e __vector_1 0000ffa0 g *ABS* 00000000 __DATA_REGION_LENGTH__ 00800123 g O .bss 00000004 timer0_millis 00000442 g F .text 0000001c _ZN14HardwareSerial4peekEv 0000084a g F .text 00000098 _ZN5Print11printNumberEmh 000007c4 g F .text 0000005a _ZN5Print5writeEPKhj 00000068 g .text 00000000 __trampolines_start 008001cf g O .bss 00000002 timer2_pin_port 00000af4 g .text 00000000 _etext 0000042a g F .text 00000018 _ZN14HardwareSerial9availableEv 0000010e w .text 00000000 __vector_24 00000a34 g F .text 0000006c loop 000004c0 g F .text 00000042 _ZN14HardwareSerial17_tx_udr_empty_irqEv 0000010e w .text 00000000 __vector_12 000007a0 w F .text 00000002 initVariant 000006ee g F .text 00000084 _ZNK9IPAddress7printToER5Print 00000542 g F .text 0000008e _ZN14HardwareSerial5writeEh 0000010e g .text 00000000 __bad_interrupt 00000b16 g *ABS* 00000000 __data_load_end 0000010e w .text 00000000 __vector_6 008001d5 g O .bss 00000001 on 00000068 g .text 00000000 __trampolines_end 0000010e w .text 00000000 __vector_3 000003ce g F .text 0000005c digitalWrite 00000356 g F .text 00000078 pinMode 00000090 g O .text 00000014 digital_pin_to_port_PGM 0000010e w .text 00000000 __vector_23 00000af4 g *ABS* 00000000 __data_load_start 000000be g .text 00000000 __dtors_end 008001da g .bss 00000000 __bss_end 00000400 g *ABS* 00000000 __LOCK_REGION_LENGTH__ 0000010e w .text 00000000 __vector_25 0000090a g F .text 00000040 _Z12disableTimerh 0000010e w .text 00000000 __vector_11 00000486 g F .text 0000001e _ZN14HardwareSerial17availableForWriteEv 000000be w .text 00000000 __init 000008fc g F .text 0000000e _ZN5Print5printEhi 00000772 g F .text 00000018 _ZN9IPAddressC2Ehhhh 000004a4 w F .text 0000001c _Z14serialEventRunv 00000502 g F .text 00000040 _ZN14HardwareSerial5flushEv 0000010e w .text 00000000 __vector_13 0000010e w .text 00000000 __vector_17 00000634 g F .text 0000004c __vector_19 00000974 g F .text 000000b8 __vector_7 0080012b g O .bss 0000009d Serial 00800104 w O 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Agora compare com o segundo projeto

Tabela de caracteres intermitentes
 blink:   elf32-avr SYMBOL TABLE: 00800100 ld .data 00000000 .data 00000000 ld .text 00000000 .text 00800100 ld .bss 00000000 .bss 00000000 ld .comment 00000000 .comment 00000000 ld .note.gnu.avr.deviceinfo 00000000 .note.gnu.avr.deviceinfo 00000000 ld .debug_info 00000000 .debug_info 00000000 ld .debug_abbrev 00000000 .debug_abbrev 00000000 ld .debug_line 00000000 .debug_line 00000000 ld .debug_str 00000000 .debug_str 00000000 l df *ABS* 00000000 0000003e l *ABS* 00000000 __SP_H__ 0000003d l *ABS* 00000000 __SP_L__ 0000003f l *ABS* 00000000 __SREG__ 00000000 l *ABS* 00000000 __tmp_reg__ 00000001 l *ABS* 00000000 __zero_reg__ 000000e0 l F .text 00000038 pinMode.constprop.1 000000a4 l O .text 00000014 digital_pin_to_bit_mask_PGM 00000090 l O .text 00000014 digital_pin_to_port_PGM 00000086 l O .text 0000000a port_to_mode_PGM 0000007c l O .text 0000000a port_to_output_PGM 00000118 l F .text 00000090 digitalWrite.constprop.0 00000068 l O .text 00000014 digital_pin_to_timer_PGM 000001a8 l F .text 00000076 init 0000021e l F .text 0000004a micros 00800105 l O .bss 00000004 timer0_overflow_count 0080010a l O .bss 00000004 time 00800109 l O .bss 00000001 on 00800101 l O .bss 00000004 timer0_millis 00800100 l O .bss 00000001 timer0_fract 00000000 l df *ABS* 00000000 _clear_bss.o 000000ce l .text 00000000 .do_clear_bss_start 000000cc l .text 00000000 .do_clear_bss_loop 00000000 l df *ABS* 00000000 _exit.o 00000370 l .text 00000000 __stop_program 000000dc w .text 00000000 __vector_22 000000dc w .text 00000000 __vector_1 0000ffa0 g *ABS* 00000000 __DATA_REGION_LENGTH__ 00000068 g .text 00000000 __trampolines_start 00000372 g .text 00000000 _etext 000000dc w .text 00000000 __vector_24 000000dc w .text 00000000 __vector_12 000000dc g .text 00000000 __bad_interrupt 00000372 g *ABS* 00000000 __data_load_end 000000dc w .text 00000000 __vector_6 00000068 g .text 00000000 __trampolines_end 000000dc w .text 00000000 __vector_3 000000dc w .text 00000000 __vector_23 00000372 g *ABS* 00000000 __data_load_start 000000b8 g .text 00000000 __dtors_end 0080010e g .bss 00000000 __bss_end 00000400 g *ABS* 00000000 __LOCK_REGION_LENGTH__ 000000dc w .text 00000000 __vector_25 000000dc w .text 00000000 __vector_11 000000b8 w .text 00000000 __init 000000dc w .text 00000000 __vector_13 000000dc w .text 00000000 __vector_17 000000dc w .text 00000000 __vector_19 000000dc w .text 00000000 __vector_7 000000c4 g .text 00000010 .hidden __do_clear_bss 00810000 g .comment 00000000 __eeprom_end 00000000 g .text 00000000 __vectors 00000000 w .text 00000000 __vector_default 000000dc w .text 00000000 __vector_5 00000400 g *ABS* 00000000 __SIGNATURE_REGION_LENGTH__ 000000b8 g .text 00000000 __ctors_start 00800100 g .bss 00000000 __bss_start 000002fc g F .text 00000072 main 000000dc w .text 00000000 __vector_4 00000000 w *ABS* 00000000 __heap_end 000000dc w .text 00000000 __vector_9 000000dc w .text 00000000 __vector_2 00000400 g *ABS* 00000000 __USER_SIGNATURE_REGION_LENGTH__ 000000dc w .text 00000000 __vector_21 000000dc w .text 00000000 __vector_15 000000b8 g .text 00000000 __dtors_start 000000b8 g .text 00000000 __ctors_end 000008ff w *ABS* 00000000 __stack 00800100 g .data 00000000 _edata 0080010e g .comment 00000000 _end 000000dc w .text 00000000 __vector_8 0000036e w .text 00000000 .hidden exit 00010000 g *ABS* 00000000 __EEPROM_REGION_LENGTH__ 0000036e g .text 00000000 .hidden _exit 000000dc w .text 00000000 __vector_14 000000dc w .text 00000000 __vector_10 00000268 g F .text 00000094 __vector_16 000000dc w .text 00000000 __vector_18 00000400 g *ABS* 00000000 __FUSE_REGION_LENGTH__ 00020000 g *ABS* 00000000 __TEXT_REGION_LENGTH__ 000000dc w .text 00000000 __vector_20


A diferença é óbvia. Pode-se observar que, ao compilar o núcleo em uma biblioteca separada, o compilador inclui apenas partes do núcleo que são realmente usadas no firmware. Em particular, em nenhum dos casos usamos o UART, no entanto, no primeiro firmware, existem classes para trabalhar com ele. A redução do volume do firmware com chaves do compilador deve ser discutida separadamente, assim como as próprias chaves.

3. Chaves do compilador e vinculador


Opções do compilador:

  • -flto - Ativa a otimização do layout. Funções em arquivos de objetos vinculados são vinculadas como se estivessem dentro da mesma unidade de conversão
  • -fno-fat-lto-objects - não crie arquivos de objetos "gordos" que contenham um idioma intermediário, exceto o código do objeto. Ele atua em conjunto com a chave anterior.
  • -fpermissive - reduz o nível de alguns erros do compilador ao nível de avisos. Pode levar à geração incorreta de código
  • -fuse-cxa-aexit - use a função __cxa-atexit () em vez de atexit () nos destruidores de objetos
  • -ffunction-section, -fdata-section - coloca cada função e dados em seções separadas, para otimização durante o layout subsequente. Permite que o vinculador inclua apenas funções reais no arquivo de saída.
  • -fno-threadsafe-statics - não use métodos seguros de thread para trabalhar com membros de classe estáticos. Faz sentido porque os controladores AVR têm um único segmento de execução
  • -fno-exceptions - não use tratamento de exceções
  • -fno-devirtualize - não use "virtualização". Se o compilador souber o tipo do objeto, poderá chamar seus métodos virtuais diretamente, sem usar uma tabela de funções virtuais. Esta opção desabilita esse mecanismo.
  • -MMD - geração de regras de montagem separadas para cada unidade de conversão, com a criação de uma lista de dependências para ele no arquivo * .d (cada arquivo * .c / *. Cpp corresponde a um arquivo com o mesmo nome e extensão * .d que contém os caminhos de dependência)
  • -DARDUINO_AVR_UNO, -DARDUINO_ARCH_AVR - cria durante o pré-processamento das definições de macro ARDUINO_AVR_UNO e ARDUINO_ARCH_AVR, ativando as instruções necessárias para a compilação condicional das fontes.

Opções do vinculador:

  • -w - desativa todos os avisos
  • -Os - otimiza para o tamanho do arquivo final
  • -Wl, - gc-seções - ativa o layout da função seletiva. Somente funções usadas estão incluídas no arquivo final
  • -mmcu - modelo de controlador usado

Como você pode ver, todas as configurações são reduzidas a desligar loções usadas na programação de aplicativos e aumentar a segurança do código, além de minimizar a quantidade de firmware final.

Conclusões


Espero que este texto coloque todos os pontos no "i". Não há nada sobrenatural na plataforma Arduino. Sua arquitetura visa ocultar de um desenvolvedor iniciante todos os mecanismos, cujo uso é bastante comum para quem usa C ou assembler puro para desenvolver software para AVR.

Além disso, os trabalhadores do arduino baseados em Linux podem trabalhar com conveniência: este e os artigos anteriores, com o melhor eloqüência e competência de seus autores, destacam a questão do uso de um IDE conveniente ao desenvolver um IDE normal.

Espero que esta informação seja útil. No próximo artigo, provavelmente falaremos sobre as possibilidades de depurar projetos AVR no Qt Creator

PS: O código-fonte do projeto de exemplo do artigo pode ser obtido aqui

Source: https://habr.com/ru/post/pt408379/

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