在Mac上做嵌入式開發(fā)，真的如此簡單

前言

目前嵌入式開發(fā)平臺按照性能可以分為兩類，一種是CPU只有數(shù)十兆的單片機，一種是比較高級的可以跑Linux甚至Android的嵌入式平臺（其實iPhone、Android手機都屬于嵌入式產(chǎn)品）。

后者一般基于Linux/unix操作系統(tǒng)做交叉編譯,但是前者往往更多的是在Keil上做開發(fā)，但由于本人個人關(guān)系，比較不喜歡Keil界面，所以一般在做嵌入式開發(fā)的時候，都會優(yōu)先考慮是否有Linux/unix類的SDK（指包含編譯工具）。但似乎Mac OSX上做嵌入式開發(fā)的人員較稀少，hum...因此資料也會相對較少。

本文所舉例子，是千千萬萬種嵌入式芯片的一種，并不具備普遍性，但讀完本文應(yīng)該也會讓你略有收獲。

系統(tǒng)環(huán)境

操作系統(tǒng)： OS X EI Capitan （10.11.5）

硬件平臺： nRF51822 （Nordic BLE 芯片）開發(fā)板

什么是嵌入式開發(fā) ？

基于嵌入式平臺所進行的底層開發(fā)，我們稱之為“嵌入式開發(fā)”。

那么現(xiàn)在傳說中的程序猿，哪些猿類是屬于嵌入式開發(fā)的呢？

舉個列子：雖然手機屬于嵌入式設(shè)備，但目前人數(shù)眾多的APP開發(fā)者不屬于嵌入式開發(fā)，而是屬于應(yīng)用開發(fā)人員（因為他們都是基于手機操作系統(tǒng)進行編程的）。但手機廠家中那些開發(fā)手機底層驅(qū)動和底層應(yīng)用的人員則屬于嵌入式開發(fā)。

目前，因近幾年移動互聯(lián)網(wǎng)的大力發(fā)展，使得 Web猿 和 APP猿 族群最為龐大。

什么是交叉編譯？

簡單來說，在C語言（包括但不限于）編譯過程中會分為四個階段： 預(yù)處理 -> 編譯 -> 匯編 -> 鏈接

但是在以上過程中，需要占用“大量資源”，在嵌入式設(shè)備（嵌入式設(shè)備的設(shè)計要訣之一就是能省則?。┲胁⒉痪邆湓撡Y源（如編譯器、足夠快的CPU、內(nèi)存等），所以需要借助我們的PC平臺進行編譯。這種在一種平臺編譯，另一種平臺運行的編譯，我們稱之為交叉編譯。

程序是怎樣被創(chuàng)造的？

在程序被創(chuàng)造到用戶手上的過程中，除了系統(tǒng)提供的APIs，程序員需要三種必不可少工具：

輸入工具：代碼編輯器，如 Vim，Notepad++、Sublime

編譯工具：編譯器，可以將人類所寫的代碼轉(zhuǎn)化為機器能懂的二進制文件，如 GCC、Clang、Javac

測試工具：程序所運行的環(huán)境，如iPhone、Android、PC（Linux、Mac、Windows）

集成了以上前兩項工具的工具，我們稱之為IDE，如Xcode、Visual Studio 、Eclipse、Keil。

nRF51822開發(fā)工具

如果你想要跟隨本文一起實驗，首先，你需要購入一塊nRF51822開發(fā)板，像這樣的：

本文主要介紹Mac上的軟件開發(fā)工具，在nRF51822開發(fā)過程中，軟件我們需要SDK、編譯器以及J-Link驅(qū)動軟件：

nRF5-SDK：SDK由廠商提供，點擊進入官方網(wǎng)站后，選擇目前最新的11.0.0版本進行下載：

編譯器：下載好官方SDK后，打開SDK中的Makefile.posix文件，可以看到該版本SDK所用的gcc編譯器版本。

進入到gcc-arm官網(wǎng)后，選擇相對應(yīng)版本的編譯器下載（相對于Linux和Windows的下載量，Mac版本好慘淡... =_=)

J-Link驅(qū)動：nRF51822采用 J-Link進行程序下載，所以我們需要下載Mac版的J-Link驅(qū)動。

nRF51822環(huán)境搭建及測試

安裝編譯器

將下載好的編譯工具鏈解壓到 /usr/local 目錄下：

sudo tar -jxvf gcc-arm-none-eabi-4_9-2015q1-20150306-mac.tar.bz2 /usr/local/
執(zhí)行后查看是否成功：

編譯例子

進入到下載好的SDK中，找一個例子，如：

cd $(nRF_51SDK)/examples/ble_peripheral/ble_app_beacon/pca10028/s130/armgcc
make all

編譯完成后，會生成相對應(yīng)的bin文件：

下載固件至開發(fā)板

J-Link方式寫入

在安裝完J-Link_for_mac版工具后，我們可以看到系統(tǒng)中已經(jīng)有了以下命令行工具：

利用命令行進入J-Link提供的shell中：

JLinkExe -device nrf51822_xxaa -if swd -speed 4000

-device 指定了芯片類型，J-Link支持的開發(fā)板類型可在jlink_supported_devices查詢。

輸入燒錄命令：

J-Link >loadbin s130_nrf51_2.0.0_softdevice.hex 0
J-Link>loadbin nrf51422_xxac_s130.hex 0x1B000
J-Link>r
J-Link>go

loadbin是燒錄的命令，*.hex是燒錄的固件，0x1B000是燒錄地址。r是reset，go是啟動。

當(dāng)flash出現(xiàn)錯誤時，我們需要擦除falsh，此時我們要用Magic方法，分別往兩個地址中寫入1和2：

J-Link>w4 4001e504 2
J-Link>w4 4001e50c 1

可以在Makefile.posix中添加如下命令，讓編譯完成后自動燒錄：

GNU_INSTALL_ROOT := /usr/local/gcc-arm-none-eabi-4_8-2014q2
GNU_VERSION := 4.8.3
GNU_PREFIX := arm-none-eabi
GDB_PORT_NUMBER := 9992
FLASH_START_ADDR = $(shell $(OBJDUMP) -h

$(OUTPUT_BINARY_DIRECTORY)/$(OUTPUT_FILENAME).out -j .text | grep .text | awk {print $$4})

JLINK_OPTS = -device nrf51822 -if swd -speed 4000

JLINK_GDB_OPTS = -noir

JLINK = JLinkExe $(JLINK_OPTS)

JLINKD_GDB = JLinkGDBServer $(JLINK_GDB_OPTS)

flash-jlink: flash.jlink

$(JLINK) flash.jlink

flash.jlink:

printf loadbin $(OUTPUT_BINARY_DIRECTORY)/$(OUTPUT_FILENAME).bin $(FLASH_START_ADDR)nrngnexitn > flash.jlink

erase-all: erase-all.jlink

$(JLINK) erase-all.jlink

erase-all.jlink:

# Write to NVMC to enable erase, do erase all, wait for completion. reset

printf w4 4001e504 2nw4 4001e50c 1nsleep 100nrnexitn > erase-all.jlink

run-debug:

$(JLINKD_GDB) $(JLINK_OPTS) $(JLINK_GDB_OPTS) -port $(GDB_PORT_NUMBER)

.PHONY: flash-jlink flash.jlink erase-all erase-all.jlink run-debug

利用官方提供的命令行工具

在 官方固件下載列表中提供了命令行工具：nrfjprog and mergehex。

其中nrfjprog用于燒錄程序，mergehex用于合并hex文件。安裝好nrfjprog和mergehex工具后，我們只需要在上述的工程目錄下，輸入：

make flash #燒錄應(yīng)用程序

make flash_softdevice #燒錄系統(tǒng)內(nèi)核

即可完成固件的燒寫。

至此，nRF51822 在Mac中的開發(fā)環(huán)境搭建完畢。