研發紀事

        在 Windows 環境下，如果要開發軟體，我們只需安裝微軟的 Visual Studio IDE，接著在這 IDE 編譯我們的程式就能在 x86 的環境下運行。由於 Visual Studio 編譯器是專為 x86/x64 晶片設計的，實際上它編譯出來的機器碼並不能放到 ARM 晶片上執行，所以我們需要找其他編譯器編譯出 ARM 能看得懂的機器碼。 機器碼         目前可編譯 ARM 晶片的編譯器以 GCC 為主，當然有些付費版的 IDE 也能編譯 ARM，如：KEIL 、IAR  (有專人管理的編譯器)，  不過都還是源自 ARM compiler 網站 ，從網站上取得編譯器的原始碼，經過編譯後產生一套能編譯 ARM 晶片的編譯器 (說的有點複雜 !!)。簡單說，最終目的是製造出一個 ARM 編譯工具，但是要先取得原料後，再自行製造出這個工具。所幸現在網上有不少開發環境都能提供這 ARM 編譯的工具了，不需要我們重頭開始打造工具。然而，這類工具大多在 Linux 的環境下，所以想編譯成 ARM 機器碼只能到 Linux 環境下？         在 Windows 環境下，如果也想要 Linux 的環境，需要在 Win 系統安裝類 Unix 環境的軟體，如：cygwin 、MSYS2 、MinGW...等。底下以 MSYS2 軟體為例，其實它就是一個在 Win 系統的命令列，但是和 Win 系統提供的有何不同呢？請看圖一和圖二的環境變數，兩者環境變數完全不一樣，MSYS2 就是模擬一個 Linux 環境的命令列，操作指令也是 Linux 指令，但實際上指令已經轉為 Win 系統能執行了。有了這類 Linux 環境當然是對熟悉 Win 系統的人操作起來比較便利。 圖一：Windows的命令列 圖二：MSYS2的命令列 Unix-like環境         在 MSYS2 環境，我們要先安裝 ARM 相關的編譯工具，從 MSYS2 官網 下載安裝 package ，安裝這幾個套件  arm-none-eabi-gcc 、 arm-none-eabi-newlib 、 arm-none-eabi-binutils ... (執行指令 pacman -S xxx)，我們就能用這套編譯工具編譯成 ARM 機器碼，如下圖三所示。既然安裝

        Megawin 公司 推出的 MG32F02x 系列晶片是以 ARM Cortex-M0 為核心的微控制器，內建至少 32KB flash 存放程式碼與資料，包含常用的介面，如：UART 、 I2C 、 SPI 、 ADC...等，算是具備完整周邊的 MCU。 準備工作：         軟體套件 KEIL uVision5 ARM 版本，注意 ARM compiler 版本必須是5.06 update 7，筆者測試過update 6，會造成 ISP 代碼運行時出現異常。而 KEIL v5.34版本裡面就包含ARM compiler 5.06 update 7，所以下載最新的 KEIL 版本即可避開此問題。此外，開發過程還需要準備一個 M-Link Cortex-M0 的除錯器，以方便我們開發時可以設斷點 、 step by step 、 debug...。         安裝 KEIL ARM 軟體後，需要再載入 Megawin 的工具包。開啟 KEIL IDE，在選單上點選 Pack Installer工具按鈕，從這工具去載入 Megawin.CM0_DFP.2.0.8.pack 或最新版。成功後，這樣的 KEIL 開發環境才能支援 Megawin 晶片。這個 pack 裡面包含晶片所有介面的驅動程式碼，以及範例程式，我們可以從工具的選單複製所需的範例程式碼。 韌體燒錄方式：         在開發韌體時，透過 KEIL IDE 加上 M-Link debugger 便能下載韌體到晶片上，但是一般實用場景下不可能每次都用 KEIL 套件去燒錄韌體。目前 Megawin 提供兩種燒錄韌體的方式： ICP (In-Circuit Programming) 和 ISP (In-System Programming)。         ICP方式就是M-Link除錯器連接到晶片的SCL (PC4)和SDA (PC5)接腳，利用 ICP32_Programmer.exe 軟體工具將韌體燒錄到指定 AP flash記憶體區，如下圖。首先載入我們的韌體(稱為 app)，再按下 “Insert ISP-Code” 插入原廠提供的 ISP 碼，組成完整的 binary code，最後按下 Update Target 鈕，這樣 M-Link debug

        過去開發 TI DSP 韌體時，遇過最詭異的問題就是程式跑到某一行就會出現異常情況，將這行移除後，程式又能正常運行。後來把編譯器的版本更新後，相同的程式碼經過重新 compile 居然能正常運行，很神奇吧？這類問題算是開發時期最難解決的問題之一，因為不容易發現，即使發現異常也不會懷疑與編譯器版本有關，於是自己會陷入一種迷惘的狀況，到底要怎麼 debug 解決。 [源由]           最近在開發 ARM-based MCU 晶片時，也是遇到奇怪現象。我寫一段 ISP 程式碼，每次運行到某一行就會發生晶片硬體出錯。於是，將這段程式碼交給原廠的 FAE 檢查，FAE 說在他的環境重現不出來，不過他把他的編譯產生的 map 也傳給我了。比對了雙方的 map 檔，唯一值得懷疑的是 compiler 版本不太一樣。         如下面的影片所呈現， 相同的 code，在不同的版本的編譯下，居然會出現不同的結果。影片中，先以 ARM compiler update 6 編譯，設定中斷點，當運行到某一行時，系統就出現錯誤。之後，我們將編譯工具升級為 update 7 版本後，相同的代碼就能通過運行，這種與 compiler 版本有關的問題是開發程式最難找的問題之一。 當 compiler 轉譯成機器碼之後，由晶片執行，有可能轉譯的過程有 bug (指令有錯?) 或者晶片本身有 bug (不認機器嗎?)，遇上這類問題，要嘛等待晶片廠商修正，釋出下一版晶片，要嘛更新編譯器，或者自己修改代碼的寫法避開有問題的寫法。 影片： Firmware 開發時, 最難發現的問題之一