Linux下开发STM32：使用gcc-arm-none-eabi工具链编译生成bin、hex文件

1. 选择gcc-arm-none-eabi的缘由

当涉及到STM32微控制器的开发时，关于编译工具的问题就浮出水面。我们为什么不直接使用gcc，而是倾向于采用gcc-arm-none-eabi呢？原因就在于Linux环境下的交叉编译需求。由于我们的目标是在个人电脑上生成能够在ARM架构处理器上运行的代码，直接使用gcc所得到的结果是为PC机环境设计的执行文件。为了解决这个不匹配问题，我们转而采用gcc-arm-none-eabi这一工具链来执行交叉编译。

2. 关于gcc-arm-none-eabi工具链的概述与安装指南

gcc-arm-none-eabi是专为ARM Cortex-M和Cortex-A系列处理器设计的一个开源工具链，它集成了GNU编译器集（GCC）和GDB调试器，支持在Windows，Linux，以及MacOS平台上进行交叉编译工作。

尽管在Ubuntu的软件仓库中可以找到gcc-arm-none-eabi的软件包，但仓库中的版本可能相对滞后：

在此我们从ARM官方下载链接选择合适的版本下载（这里我选择Linux64）：

解压下来是tar.ba2格式包，使用命令tar -jxf 解压到我们要安装的目录：

为了以后使用方便，将文件夹重命名：

它下面的bin目录就是我们要使用的编译工具链：

share目录的doc下包含了大量的使用帮助文档，可以先略读一二，特别是readme.txt：

接下来我们要将bin目录添加到环境变量，这样可以直接在命令行输入要使用的工具名，然后系统就可以找到该工具，在此我们仅为当前用户添加环境变量，使用vim ~/.bashrc编辑当前用户配置文件，在最后添加export PATH=$PATH:/home/mculover666/gcc-arm-none-eabi/bin：

然后使用命令source ~/.bashrc更新系统路径，使添加的环境变量立即生效：

然后输入命令arm-none，然后按三下Tab（一定不要输入全部），检查系统是否可以自动补全：

如果系统可以提示，说明环境变量配置成功，可以开心的使用arm-none-eabi工具链啦~

3.从裸机工程开始

3.1.硬件说明

这里我使用的是野火霸道开发板，板载芯片为STM32F103ZET6，下载器使用e-link，这个下载器使用CMSIS-DAP下载程序，同时并带有一个串口，非常好用~

板载RGB-LED的原理图如图所示：

3.2.新建空的裸机工程

首先新建一个文件夹mkdir 00-template-reg用来存放整个工程，然后整个工程包含三个文件：

• startup_stm32f10x_hd.s：从固件库中拷贝，注意不是arm文件夹下的，因为truestudio使用的是gcc编译器，所以我们选择truestudio文件夹下的启动文件；
• stm32f10x.h：空文件；
• main.c：代码如下：

#include "stm32f10x.h"

int main()
{
    /* 开启GPIOB时钟 */
    *(unsigned int*)(0x40021000+0x18) |= 1while(1);
}
void SystemInit(void)
{

}

4.编译

接下来就是激动人心的编译步骤了~编译的时候有两种文件，一种是汇编启动文件，一种是c源文件，接下来分别编译：
首先需要说明一些编译任何一个文件都需要带上的参数：

4.1.启动文件编译

启动文件一般是由汇编写成，此处需要注意的是，汇编文件的格式有.S和.s之分：

• 大写S：表明文件中含有预处理指令（比如#define），需要先进行处理；
• 小写s：表明文件不需要处理，可以直接编译；

之前我们添加的启动文件是小写.s，所以直接进行编译，另外说一下，如果使用的是.S文件，那么需要带上-x assembler-with-cpp参数。

接下来说明一些汇编文件gcc编译器使用的参数：

注：可以向汇编器传递的参数：

所以，接下来我们可以使用如下的参数组合来编译启动文件（不进行预处理，并且正常提示告警信息）：

arm-none-eabi-gcc -c -mthumb -mcpu=cortex-m3 -g -Wa,--warn -o startup_stm32f10x_hd.o startup_stm32f10x_hd.s

4.2.C文件编译

因为main.c中没有特殊的东西，只是两个函数，所以简单的编译一下就可以了：

arm-none-eabi-gcc -c -mthumb -mcpu=cortex-m3 -g -Wall -o main.o main.c

5.链接

链接重要的部分有两点：链接文件和传递给链接器的参数。
链接文件在固件库中给的示例工程中有，在下面这个目录：

其中stm32_flash.ld是针对于STM32F103ZE的链接文件，如果是别的芯片，需要进行修改，将它复制到我们的工程中去：

然后就要让链接器开始根据stm32_flash.ld这个文件对startup_stm32f10x_hd.o和main.o这两个文件开始链接，生成包含了调试信息的elf文件，同时，我们还需要给链接器传递一些参数：

arm-none-eabi-gcc -o test.elf main.o startup_stm32f10x_hd.o -mthumb -mcpu=cortex-m3 -T stm32_flash.ld -specs=nosys.specs -static -Wl,-cref,-u,Reset_Handler -Wl,-Map=test.map -Wl,--gc-sections -Wl,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80 -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group

6.生成bin文件和hex文件

利用arm-none-eabi-objcopy工具可以将elf文件转化为适合于单片机的bin文件和hex文件，其中参数-O（大写o）用于指定输出文件的格式（默认是bin格式）

arm-none-eabi-objcopy test.elf test.bin
arm-none-eabi-objcopy test.elf -Oihex test.hex

7.编写一个makefile雏形

TARGET=test
CC=arm-none-eabi-gcc
OBJCOPY=arm-none-eabi-objcopy
RM=rm -f
CORE=3
CPUFLAGS=-mthumb -mcpu=cortex-m$(CORE)
LDFLAGS = -T stm32_flash.ld -Wl,-cref,-u,Reset_Handler -Wl,-Map=$(TARGET).map -Wl,--gc-sections -Wl,--defsym=malloc_getpagesize_P=0x80 -Wl,--start-group -lc -lm -Wl,--end-group
CFLAGS=-g -o
$(TARGET):startup_stm32f10x_hd.o main.o
    $(CC) $^ $(CPUFLAGS) $(LDFLAGS) $(CFLAGS) $(TARGET).elf
startup_stm32f10x_hd.o:startup_stm32f10x_hd.s
    $(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@
main.o:main.c
    $(CC) -c $^ $(CPUFLAGS) $(CFLAGS) $@

bin:
    $(OBJCOPY) $(TARGET).elf $(TARGET).bin
hex:
    $(OBJCOPY) $(TARGET).elf -Oihex $(TARGET).hex
clean:
    $(RM) *.o $(TARGET).*

• 使用命令make编译生成elf文件；
• 使用命令make bin将elf文件转化生成bin文件；
• 使用命令make hex将elf文件转化生成hex文件；
• 使用命令make clean即可清除掉所有编译产生的文件。

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