یادگیری IDE MCU Eclipse برای برنامه‌نویسی سیستم‌های تعبیه

آنچه یاد خواهید گرفت:

• با چگونگی استفاده از MCU Eclipse به‌عنوان یک IDE برای توسعه سیستم‌های Embedded Systems آشنا خواهید شد.
• پروژه makefile خود را به داخل MCU Eclipse ایمپورت کنید.
• ساخت و کامپایل پروژه makefile با استفاده از MCU Eclipse
• راه اندازی MCU Eclipse برای اشکال‌زدایی پروژه مبتنی بر STM32L4
• استفاده از سرور GDB OpenOCD با IDE MCU Eclipse

پیش نیازهای دوره

• دانش اولیه با سیستم‌های تعبیه مفید است.
• ماشین ویندوز
• بورد STM32L432kc Nucleo

توضیحات دوره

توسعه Embedded C و نیاز به IDE

برنامه‌نویسی Embedded C شامل نوشتن کد و نرم‌افزارهای مبتنی بر C است، اما برای سیستم‌ها و دستگاه‌های تعبیه، این کار نیازمند دانش سطح پایین درباره‌ی چگونگی عملکرد سخت‌افزار است و این دانش سطح پایین باید در کد نرم‌افزاری ما انعکاس یابد.

مشکل چنین پروژه‌ی نوشته‌شده این است که باید برنامه‌ریزی، کامپایل و سپس باینری را به دستگاه تعبیه بارگذاری کنیم و در نهایت مشاهده اشکال‌زدایی زنده برنامه اجرا شده را داشته باشیم.

تمام این فرآیند می‌تواند از طریق اسکریپت‌ها و حتی خط فرمان اولیه انجام شود، اما برای رسیدن به آن سطح نیاز به تجربه‌ی پیشرفته و آگاهی کامل از تمام ابزارها و پکیج‌ها برای هر مرحله داریم. بنابراین استفاده از IDE مناسب کاربر اجازه می‌دهد تمام این مراحل را با چند دکمه ساده انتزاع کنیم و پیچیدگی ساخت/بارگذاری و اشکال‌زدایی پروژه C مبتنی بر Embedded را به حداقل برسانیم.

نمونه‌های IDE مبتنی بر سیستم‌های تعبیه

از نظر IDE‌ها، انواع بسیار متنوعی در بازار وجود دارد. با این حال، برخی از آن‌ها نیاز به لایسنس دارند و برخی دیگر متن‌باز هستند، اما برای راه‌اندازی به تنظیمات و پیکربندی‌های دستی بیشتری نیاز دارند.

IDE با لایسنس:

• Keil-mdk از ARM: تمام ویژگی‌ها در یک IDE واحد دارد؛ می‌توانید پروژه خود را ایجاد کنید، باینری را به میکروکنترلر هدف بارگذاری و جلسه اشکال‌زدایی را آغاز کنید و حتی ردپاهای پوشش کد را جمع‌آوری کنید. اما نسخه دانشجویی این IDE که بدون لایسنس قابل استفاده است، فقط می‌تواند تصویر 32 KB را درون بگیرد؛ اگر بخواهید باینری برنامه بزرگتر از 32 KB را بارگذاری یا اشکال‌زده کنید، کار نخواهد کرد. همچنین بخش‌های کامپایلری پکیج‌ keil-mdk مانند (armcc ، armclang ...) نیز لایسنس می‌طلبند، و البته این IDE فقط با میکروپروسسورهای ARM سازگار است.
• IAR-workbench: مشابه keil-mdk، IAR-Workbench همه‌چیز را در یک پکیج‌ (ایجاد پروژه، بارگذاری، اشکال‌زدایی) ارائه می‌دهد و درواقع با معماری‌های پردازنده مختلف (بر خلاف keil-mdk) کار می‌کند؛ با این حال رایگان نیست و نیاز به لایسنس‌های پرداخت‌شده نیز دارد.
• Trace32 از Lauterbach: برخلاف IAR و Keil، Trace32 عمدتاً برای اشکال‌زدایی و تحلیل پوشش کد است، نه برای توسعه پروژه؛ بنابراین Lauterbach مسیر کاملاً متفاوتی نسبت به رقبا انتخاب کرده است. با این وجود، به دلیل ویژگی‌های پیشرفته اشکال‌زدایی/پوشش، لایسنس آن نسبتاً گران است و باید بر اساس نسخه Trace32 مورد استفاده شما تجدید شود.

OpenSource IDE:

• MCU Eclipse: این IDE ابتدا برای ایجاد پروژه‌های ++Embedded C/C از ابتدا استفاده می‌شود و ویژگی‌های جذابی برای ویرایش و قالب‌بندی کد دارد. اما برای بارگذاری برنامه تولید‌شده در دستگاه هدف و اشکال‌زدایی آن، ابتدا باید افزونه‌های خاصی مانند OpenOCD ،PyOCD، و سرور GDB Segger Jlink را نصب کنید. این افزونه‌ها همان سرور GDB محسوب می‌شوند که رابطی برای ارسال دستورات اشکال‌زدایی به دستگاه هدف فراهم می‌کنند. پس از آن، بخش کلاینت GDB داخل زنجیره ابزار کامپایلر برای ارائه نام‌گذاری رجیستر، نوع breakpoint، و فرمان های اشکال‌زدایی قالب‌بندی‌شده به وضوح برای منطق کاربر، ستی‌شده و استاندارد، نقش دارد. اما همان‌طور که می‌بینید، این امر پیچیدگی بیشتری به راه اندازی کل محیط اضافه می‌کند تا با استفاده از MCU Eclipse به صورت یک IDE یکپارچه کار کند.

در این دوره چه چیزهایی یاد می‌گیرید؟

• با روند کامل ابزارها و پکیج‌های موردنیاز برای کامپایل، بارگذاری و اشکال زدایی کردن برنامه در MCU Eclipse آشنا خواهید شد.
• به‌عنوان بخشی از دوره، یک پروژه اولیه Embedded C مبتنی بر Makefile در اختیار شما قرار می‌گیرد.
• یاد می‌گیرید چگونه پروژه Makefile خود را در Eclipse ایمپورت کنید و فرمان های Makefile را در Eclipse در دسترس قرار دهید.
• همچنین یاد می‌گیرید چگونه یک پیکربندی اشکال زدایی کاملاً متن‌باز با استفاده از OpenOCD و arm-none-eabi-gdb client در MCU Eclipse راه‌اندازی کنید.
• در نهایت قادر خواهید بود برنامه خود را روی میکروکنترلر STM32L4 بارگذاری کنید، آن را در Eclipse اشکال زدایی کنید و منابع مختلف سخت‌افزاری را بررسی کنید.

پس بیایید تجربه جدید اشکال زدایی با Eclipse را آغاز کنیم.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• دانشجویانی که به برنامه‌نویسی سیستم‌های تعبیه علاقه‌مند هستند.
• توسعه‌دهندگان سیستم‌های تعبیه که می‌خواهند از Eclipse به‌عنوان محیط توسعه روزمره و همچنین رابط اشکال زدایی استفاده کنند.