普冉PY32系列(二) Ubuntu GCC Toolchain和VSCode开发环境

• 普冉PY32系列(一) PY32F0系列32位Cortex M0+ MCU简介
• 普冉PY32系列(二) Ubuntu GCC Toolchain和VSCode开发环境

以下介绍PY32F0系列在Ubuntu下如何使用GCC Arm Embedded Toolchain环境进行开发和烧录

项目模板

GitHub 仓库地址: https://github.com/IOsetting/py32f0-template

仓库文件结构

├── Build                       # 编译结果
├── Docs                        # 数据手册和用户手册
├── Examples
│   ├── FreeRTOS                # FreeRTOS 例子(暂时为空)
│   ├── Raw                     # 非 FreeRTOS 的例子
│   └── Raw_LL                  # 非 FreeRTOS 的例子, 基于LL外设库
├── Libraries
│   ├── BSP                     # delay 和 printf 的 BSP 库
│   ├── BSP_LL                  # delay 和 printf 的 BSP 库, 基于LL外设库
│   ├── CMSIS
│   ├── LDScripts               # 链接描述文件
│   ├── PY32F0xx_HAL_Driver     # 外设驱动库
│   └── PY32F0xx_LL_Driver      # LL(low layer)外设驱动库
├── Makefile                    # Make设置
├── Misc
│   ├── Flash
│   │   ├── Devices             # 全系列 Flash 算法文件
│   │   └── Sources             # Flash 算法文件源代码
│   └── SVD                     # SVD 文件, 用于 Debug
├── README.md
├── rules.mk                    # 预置的 make 规则
└── User                        # 用户项目代码目录

环境准备

硬件方面

• PY32F0 开发板, 或任何基于 PY32F002/003/030 系列的电路
• 烧录工具(任一)
  • J-Link: J-Link OB programmer
  • PyOCD: DAPLink or J-Link

注: STLink测试不成功, 写入会有Timeout错误

软件方面

• SEGGER J-Link 软件 https://www.segger.com/downloads/jlink/
• 或者 PyOCD https://pyocd.io/
• GNU Arm Embedded Toolchain

环境配置和编译过程

1. 安装 GNU Arm Embedded Toolchain

根据你的PC架构, 从 Arm GNU Toolchain Downloads 下载工具链, 然后解压文件到合适的目录下, 例如

sudo mkdir -p /opt/gcc-arm/
sudo tar xvf arm-gnu-toolchain-12.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi.tar.xz -C /opt/gcc-arm/
cd /opt/gcc-arm/
sudo chown -R root:root arm-gnu-toolchain-12.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi/

2. (选项一) 安装 SEGGER J-Link

从 J-Link / J-Trace Downloads 下载并安装 SEGGER JLink

# installation command for .deb
sudo dpkg -i JLink_Linux_V770a_x86_64.deb

默认的安装路径是 /opt/SEGGER

将目录 [项目目录]/Misc/Flash/Devices/Puya 下的所有Flash算法文件(.FLM 文件), 复制到 [JLink 安装目录]/Devices/Puya 目录下

cd py32f0-template
sudo cp -r Misc/Flash/Devices/* /opt/SEGGER/JLink/Devices/

编辑 JLinkDevices.xml

sudo vi /opt/SEGGER/JLink/JLinkDevices.xml

在 <DataBase> 中增加以下内容

  <!--                 -->
  <!-- Puya            -->
  <!--                 -->
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F002AX5"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0xC00" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_20K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x5000" Loader="Devices/Puya/PY32F0xx_20.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F002X5"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0xC00" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_20K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x5000" Loader="Devices/Puya/PY32F0xx_20.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F003X4"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x800" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_16K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x4000" Loader="Devices/Puya/PY32F003xx_16.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F003X6"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x1000" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_32K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x8000" Loader="Devices/Puya/PY32F003xx_32.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F003X8"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x2000" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_64K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x10000" Loader="Devices/Puya/PY32F003xx_64.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
    <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F030X4"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x800" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_16K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x4000" Loader="Devices/Puya/PY32F030xx_16.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F030X6"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x1000" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_32K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x8000" Loader="Devices/Puya/PY32F030xx_32.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F030X7"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x1800" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_48K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0xC000" Loader="Devices/Puya/PY32F030xx_48.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>
  <Device>
    <ChipInfo Vendor="Puya" Name="PY32F030X8"  WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x2000" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M0"/>
    <FlashBankInfo Name="Flash_64K" BaseAddr="0x08000000" MaxSize="0x10000" Loader="Devices/Puya/PY32F030xx_64.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
  </Device>

2. (选项二): 安装 PyOCD

不要使用Ubuntu自带的apt仓库里的PyOCD, 这个版本 0.13.1+dfsg-1 太低, 无法识别 JLink OB

从Pip安装PyOCD

pip uninstall pyocd

这样会将 PyOCD 安装到这些目录

/home/[user]/.local/bin/pyocd
/home/[user]/.local/bin/pyocd-gdbserver
/home/[user]/.local/lib/python3.10/site-packages/pyocd-0.34.2.dist-info/*
/home/[user]/.local/lib/python3.10/site-packages/pyocd/*

在 Ubuntu 中, .profile 会自动把 .local 加入 PATH, 所以只需要执行一下 source ~/.profile 就能用 pyocd 命令了

3. 导出这个模板仓库

Clone到本地目录下

git clone https://github.com/IOsetting/py32f0-template.git

4. 修改 Makefile

根据自己本地环境, 修改Makefile

• 确认 ARM_TOOCHAIN 指向的是正确的 arm-none-eabi-gcc 路径
• 如果使用 J-Link, FLASH_PROGRM 可以用 jlink 或 pyocd
• 如果使用 DAPLink, 要把 FLASH_PROGRM 设为 pyocd
• ST-LINK 还不支持. ST-LINK 在 Windows Keil5 下可以使用, 但是在 Ubuntu 烧录 PY32 会报错
• Puya 提供了两套外设驱动库, HAL lib 和 LL lib, 可以在 USE_LL_LIB 选项中切换, 默认的 User 应用使用的是 HAL 库
• ENABLE_PRINTF_FLOAT 用于对 printf 中的 %f 增加支持, 会在连接参数中增加 -u _printf_float, 会大大增加最后生成的烧录文件尺寸.

##### Project #####

PROJECT			?= app
# The path for generated files
BUILD_DIR		= Build


##### Options #####

# 是否使用 LL 库
USE_LL_LIB ?= y
# 是否启用 printf float %f 支持, y:yes, n:no
ENABLE_PRINTF_FLOAT	?= n
# 是否使用 CMSIS DSP 函数, y:yes, n:no
USE_DSP			?= n
# 编程器选择, jlink 或 pyocd
FLASH_PROGRM	?= pyocd

##### Toolchains #######

ARM_TOOCHAIN	?= /opt/gcc-arm/arm-gnu-toolchain-12.2.rel1-x86_64-arm-none-eabi/bin

# JLinkExe 的路径
JLINKEXE		?= /opt/SEGGER/JLink/JLinkExe
# JLink 设备类型, 选项:
#   PY32F002AX5, PY32F002X5, 
#   PY32F003X4, PY32F003X6, PY32F003X8, 
#   PY32F030X4, PY32F030X6, PY32F030X7, PY32F030X8
JLINK_DEVICE	?= PY32F003X8
# PyOCD 路径
PYOCD_EXE		?= pyocd
# PyOCD 设备类型, 选项: 
# 	py32f002ax5, py32f002x5, 
#   py32f003x4,  py32f003x6, py32f003x8, 
#   py32f030x3,  py32f030x4, py32f030x6, py32f030x7, py32f030x8
#   py32f072xb
PYOCD_DEVICE	?= py32f003x8


##### Paths ############

# Link descript file: py32f003x6.ld, py32f003x8.ld, py32f030x6.ld, py32f030x8.ld
LDSCRIPT		= Libraries/LDScripts/py32f003x8.ld
# Library 编译附加参数:
#   PY32F002x5, PY32F002Ax5, 
#   PY32F003x4, PY32F003x6, PY32F003x8, 
#   PY32F030x3, PY32F030x4, PY32F030x6, PY32F030x7, PY32F030x8, 
#   PY32F072xB
LIB_FLAGS       = PY32F003x8

5. 编译和烧录

编译执行

# clean source code
make clean
# build
make
# or make with verbose output
V=1 make

写入, 会根据前面的配置调用对应的烧录方法

# flash
make flash

这个例子会展示

• 驱动 PB5 上的LED灯亮灭, 如果你使用的型号不带 PB5 pin, 需要修改一下 main.c, 换成其它的pin.
• PA2, PA3 通过UART输出echo字符串, 需要接在 USB2TTL 上通过PC端串口软件查看, Ubuntu下可以用 Screen 或 CuteCOM 等软件

尝试其它例子

在 Examples 目录下有更多的代码示例, 可以复制替换掉 User 目录下的文件, 然后编译烧录查看运行效果

配置 VSCode 开发环境

安装好 VSCode 的 c/cpp 扩展后, 直接打开项目所在目录就好了, 代码高亮, 仓库方法都是可用的, 需要的额外配置一个是c/cpp配置, 另一个是task

C/C++配置

Ctrl+Shift+P调出快捷菜单, 在里面选择 C/C++ Edit Configurations(JSON), 会创建对应的初始化配置, 然后根据自己的环境修改, 以下是我用的环境. 如果换了不同型号的芯片, defines 里面的参数也要跟着换

{
    "configurations": [
        {
            "name": "Linux",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**",
                "${workspaceFolder}/User/**",
                "${workspaceFolder}/Libraries/CMSIS/Include",
                "/opt/gcc-arm/arm-gnu-toolchain-12.2.mpacbti-bet1-x86_64-arm-none-eabi/arm-none-eabi/include",
                "/opt/gcc-arm/arm-gnu-toolchain-12.2.mpacbti-bet1-x86_64-arm-none-eabi/lib/gcc/arm-none-eabi/12.2.0/include"
            ],
            "defines": [
                "PY32F002Ax5"
            ],
            "compilerPath": "/opt/gcc-arm/arm-gnu-toolchain-12.2.mpacbti-bet1-x86_64-arm-none-eabi/bin/arm-none-eabi-gcc",
            "cStandard": "gnu99",
            "cppStandard": "gnu++14",
            "intelliSenseMode": "gcc-arm",
            "configurationProvider": "ms-vscode.makefile-tools"
        }
    ],
    "version": 4
}

Task 配置

同样唤出快捷菜单后, 在Task中创建默认模板进行配置, 我使用的tasks.json内容为

{
    // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558
    // for the documentation about the tasks.json format
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "clean, build",
            "type": "shell",
            "command": "make clean;make",
            "problemMatcher": []
        },
        {
            "label": "build, download",
            "type": "shell",
            "command": "make;make flash",
            "problemMatcher": []
        },
        {
            "label": "download",
            "type": "shell",
            "command": "make flash",
            "problemMatcher": []
        },
        {
            "label": "build",
            "type": "shell",
            "command": "make",
            "problemMatcher": []
        },
        {
            "label": "clean",
            "type": "shell",
            "command": "make clean",
            "problemMatcher": []
        }
    ]
}

用 Shift + Alt + F10 调出 Task 菜单, 选择对应的条目进行编译或烧录