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一、概述

二、最简单的两个例子

2.1 linux输出Hello World

2.2 stm32(arm)输出Hello World

上面例子展示了在stm32(arm)中从敲下代码到运行程序的过程，但是他究竟是如何一步步的实现的呢？

2.3 嵌入式控制器和处理器分类(TI/NXP/ST/Renesas)

三、编译的过程

3.1 linux gcc hello.c -o hello

3.2 stm32cubeide gcc

四、总结

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一、概述

• 从我们敲下代码到运行程序经历了哪些步骤：编译->链接->执行

• 我们从最简单步骤扩展到每个细节，分别介绍其中的最关键的步骤

• 这里面包含的知识点太多，范围也不同。我们通过类比，介绍其中的关键点，以便我们日后再深入各个细节，从而解决实际问题

二、最简单的两个例子

2.1 linux输出Hello World

上面例子展示了在linux中从敲下代码到运行程序的过程，但是他究竟是如何一步步的实现的呢？

2.2 stm32(arm)输出Hello World

上面例子展示了在stm32(arm)中从敲下代码到运行程序的过程，但是他究竟是如何一步步的实现的呢？

2.3 嵌入式控制器和处理器分类(TI/NXP/ST/Renesas)

三、编译的过程

3.1 linux gcc hello.c -o hello

1. 预处理（生成预处理后的文件）：
   虽然 GCC 没有直接输出预处理后文件的选项，但你可以通过重定向输出到一个文件来查看预处理后的内容。

   gcc -E hello.c -o hello.i
   

   -E 选项告诉 GCC 只进行预处理并停止。

2. 编译（生成汇编代码）：
   使用 -S 选项告诉 GCC 生成汇编代码并停止。

   gcc -S hello.c -o hello.s
   

   或者如果你已经有了预处理后的文件 hello.i，你也可以这样编译它：

   gcc -S hello.i -o hello.s
   

3. 汇编（生成目标文件）：
   使用 -c 选项告诉 GCC 只进行编译和汇编并生成目标文件。

   gcc -c hello.c -o hello.o
   

   或者如果你已经有了汇编代码文件 hello.s，你也可以这样汇编它：

   gcc -x assembler -c hello.s -o hello.o
   

   -x assembler 选项告诉 GCC 接下来的文件是汇编代码。

4. 链接（生成可执行文件）：
   默认情况下，如果你不提供 -c、-S 或 -E 选项，GCC 会执行所有的步骤并生成可执行文件。但如果你已经有了目标文件并想单独链接它，你可以这样做：

   gcc hello.o -o hello
   

   或者如果你有多个目标文件需要链接：

   gcc hello1.o hello2.o -o hello
   

在实际使用中，我们通常只调用 gcc hello.c -o hello 来完成从源代码到可执行文件的整个过程，而不需要手动执行这些单独的步骤。这些步骤只是为了教学目的而分开说明的。

3.2 stm32cubeide gcc

1. gcc -c

   arm-none-eabi-gcc "C:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Src/stm32h7xx_hal.c" -mcpu=cortex-m7 -std=gnu11 -g3 -DDEBUG -DUSE_HAL_DRIVER -DSTM32H723xx -DSTM32_THREAD_SAFE_STRATEGY=2 -c -I../Core/Inc -IC:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Inc -IC:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Inc/Legacy -IC:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32H7xx/Include -IC:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/CMSIS/Include -I../Core/ThreadSafe -O0 -ffunction-sections -fdata-sections -Wall -fstack-usage -fcyclomatic-complexity -MMD -MP -MF"Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.d" -MT"Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.o" --specs=nano.specs -mfpu=fpv5-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -o "Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.o"
   

   这条命令是一个使用 arm-none-eabi-gcc（ARM 嵌入式 GCC）编译器的完整命令，用于编译 STM32H7xx 的 HAL（硬件抽象层）驱动源文件 stm32h7xx_hal.c。我将逐一解释命令中的各个部分：

   1). arm-none-eabi-gcc：这是 ARM 嵌入式 GCC 编译器的名称，用于编译 ARM 架构的裸机或嵌入式系统代码。
   2). 源文件："C:/Users/jerry/STM32Cube/Repository/STM32Cube_FW_H7_V1.11.1/Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Src/stm32h7xx_hal.c" 是要编译的源文件路径。
   3). 目标 CPU：-mcpu=cortex-m7 指定了目标 CPU 是 Cortex-M7。
   4). C 标准：-std=gnu11 指定了使用 GNU 11 标准的 C 语言。
   5). 调试信息：-g3 设置了调试信息的级别。
   6). 定义宏：-DDEBUG, -DUSE_HAL_DRIVER, -DSTM32H723xx, -DSTM32_THREAD_SAFE_STRATEGY=2 等定义了编译时使用的宏。
   7). 编译到目标文件：-c 选项告诉编译器只编译源文件，不执行链接操作，生成目标文件（.o 文件）。
   8). 包含目录：-I 选项后面跟着的是包含头文件的目录路径。
   9). 优化级别：-O0 表示不进行优化。
   10). 函数和数据段：-ffunction-sections -fdata-sections 允许链接器丢弃未使用的函数和数据。
   11). 警告和错误：-Wall 打开所有常用的警告。
   12). 其他编译器选项：-fstack-usage, -fcyclomatic-complexity 等是额外的编译器选项，用于生成栈使用情况和圈复杂度等信息。
   13). 依赖生成：-MMD -MP -MF"Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.d" -MT"Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.o" 是用于生成依赖文件的选项。
   14). 规格文件：--specs=nano.specs 使用了 nano.specs 链接器规格文件，这通常用于嵌入式系统以减小生成的代码大小。
   15). 浮点单元和 ABI：-mfpu=fpv5-d16 -mfloat-abi=hard 设置了浮点单元和浮点 ABI（应用程序二进制接口）。
   16). Thumb 模式：-mthumb 告诉编译器使用 Thumb 指令集（一种 16 位/32 位混合的 ARM 指令集）。
   17). 输出文件：-o "Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/stm32h7xx_hal.o" 指定了生成的目标文件路径和名称。

2. gcc -o "h723.elf" @"objects.list"

   arm-none-eabi-gcc -o "h723.elf" @"objects.list" -mcpu=cortex-m7 -T"E:\st_workspace\h723\STM32H723VETX_FLASH.ld" --specs=nosys.specs -Wl,-Map="h723.map" -Wl,--gc-sections -static --specs=nano.specs -mfpu=fpv5-d16 -mfloat-abi=hard -mthumb -u _printf_float -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group
   

   1).@"objects.list"：包含要链接的所有目标文件的列表。
   2).-T"E:\st_workspace\h723\STM32H723VETX_FLASH.ld"：指定链接脚本文件，它定义了内存布局和段分配。
   3).--specs=nosys.specs：使用 nosys.specs 链接器规格文件，这通常用于不包含标准 C 库（如 libc）的嵌入式系统。
   4).-Wl,-Map="h723.map"：生成链接映射文件。
   5).-Wl,--gc-sections：允许链接器丢弃未使用的段。
   6).-static：尝试静态链接所有库（但在这个上下文中可能有些混淆，因为通常与嵌入式系统不兼容）。
   7).--specs=nano.specs（再次指定）：这在此上下文中可能是多余的，因为通常只会在编译或链接的某个阶段指定一次。
   8).-u _printf_float：强制链接器包含 _printf_float 符号，这通常与浮点数打印有关。
   9).-Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group：将 libc 和 libm 库放在链接器组中，以确保它们之间的循环依赖被正确解析。

3. arm-none-eabi-size h723.elf

4. arm-none-eabi-objdump -h -S h723.elf > "h723.list"

四、总结

• mpu编译和链接由gcc完成(Makefile、sh、/lib)

• mcu编译和链接由IDE完成

• 处于mcu与mpu中间的如RZT2/N2、STM32H7、iMXRT116需要重点关注链接过程