Czy .ino Arduino Sketch będzie się kompilować bezpośrednio na GCC-AVR?

Okej, wszyscy widzieliśmy te pytania w Internecie, takie jak Arduino kontra C ++ lub inne podobne pytania. Zdecydowana większość odpowiedzi nawet nie dotyka różnic w kompilacji inaczej niż poprzez abstrakcyjne informacje.

Moje pytanie ma na celu rozwiązanie faktycznych różnic (a nie preferencji) w sposobie kompilacji pliku .ino na plik .cpp lub inne podobne rozszerzenie dla c ++ przy użyciu GCC-AVR. Wiem, że co najmniej musisz dołączyć plik nagłówkowy Arduino, ale poza tym, co spowodowałoby błąd kompilacji, gdyby kompilacja wspomnianego pliku .ino do pliku .cpp przy użyciu, powiedzmy, na przykład GCC-AVR. Dla uproszczenia, skorzystajmy z klasycznego przykładu mrugnięcia, aby wyjaśnić różnice. Lub jeśli masz lepszy fragment kodu do użycia, należy w jakikolwiek sposób dołączyć ten fragment do swojej odpowiedzi i dokładnie wyjaśnić różnice.

Proszę nie opiniować, który jest lepszym sposobem lub narzędziem do użycia.

Do Twojej wiadomości Używam Platformio do programowania i zauważam, że proces kompilacji zachodzi za kulisami podczas kompilacji. Próbuję zrozumieć, co się tam właściwie dzieje, więc kiedy piszę w Arduino, rozumiem również „czystą” wersję C ++.

Dziękuję za z góry przemyślane odpowiedzi na moje pytanie.

Zobacz moją odpowiedź tutaj: Klasy i obiekty: ile i jakich typów plików faktycznie muszę ich używać? - w szczególności: jak IDE organizuje rzeczy .

Wiem, że przynajmniej musisz dołączyć plik nagłówka Arduino

Tak, musisz to zrobić.

ale poza tym, co spowodowałoby błąd kompilacji, jeśli kompilacja powiedziałaby .ino do pliku .cpp przy użyciu, powiedzmy, na przykład GCC-AVR.

IDE generuje dla Ciebie prototypy funkcji. Kod w pliku .ino może, ale nie musi tego potrzebować (prawdopodobnie będzie to konieczne, chyba że autor jest wystarczająco zdyscyplinowany, aby kodować w zwykły sposób w C ++ i robić je sami).

Jeśli „szkic” zawiera inne pliki (np. Inne pliki .ino, .c lub .cpp), należy je włączyć do procesu kompilacji, jak to opisałem w mojej odpowiedzi wspomnianej powyżej.

Musisz także (skompilować i) link w dowolnych bibliotekach używanych w szkicu.

Nie pytałeś o linkowanie rzeczy, ale oczywiście różne skompilowane pliki muszą być połączone razem, a następnie przekształcone w plik .elf i .hex do celów przesyłania. Patrz poniżej.

Przykładowy plik makefile

Na podstawie danych wyjściowych IDE zrobiłem jakiś prosty plik makefile :

#
# Simple Arduino Makefile
#
# Author: Nick Gammon
# Date: 18th March 2015

# where you installed the Arduino app
ARDUINO_DIR = C:/Documents and Settings/Nick/Desktop/arduino-1.0.6/

# various programs
CC = "$(ARDUINO_DIR)hardware/tools/avr/bin/avr-gcc"
CPP = "$(ARDUINO_DIR)hardware/tools/avr/bin/avr-g++"
AR = "$(ARDUINO_DIR)hardware/tools/avr/bin/avr-ar"
OBJ_COPY = "$(ARDUINO_DIR)hardware/tools/avr/bin/avr-objcopy"

MAIN_SKETCH = Blink.cpp

# compile flags for g++ and gcc

# may need to change these
F_CPU = 16000000
MCU = atmega328p

# compile flags
GENERAL_FLAGS = -c -g -Os -Wall -ffunction-sections -fdata-sections -mmcu=$(MCU) -DF_CPU=$(F_CPU)L -MMD -DUSB_VID=null -DUSB_PID=null -DARDUINO=106
CPP_FLAGS = $(GENERAL_FLAGS) -fno-exceptions
CC_FLAGS  = $(GENERAL_FLAGS)

# location of include files
INCLUDE_FILES = "-I$(ARDUINO_DIR)hardware/arduino/cores/arduino" "-I$(ARDUINO_DIR)hardware/arduino/variants/standard"

# library sources
LIBRARY_DIR = "$(ARDUINO_DIR)hardware/arduino/cores/arduino/"

build:

    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(MAIN_SKETCH) -o $(MAIN_SKETCH).o
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)avr-libc/malloc.c -o malloc.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)avr-libc/realloc.c -o realloc.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)WInterrupts.c -o WInterrupts.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)wiring.c -o wiring.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)wiring_analog.c -o wiring_analog.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)wiring_digital.c -o wiring_digital.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)wiring_pulse.c -o wiring_pulse.c.o 
    $(CC) $(CC_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)wiring_shift.c -o wiring_shift.c.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)CDC.cpp -o CDC.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)HardwareSerial.cpp -o HardwareSerial.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)HID.cpp -o HID.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)IPAddress.cpp -o IPAddress.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)main.cpp -o main.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)new.cpp -o new.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)Print.cpp -o Print.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)Stream.cpp -o Stream.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)Tone.cpp -o Tone.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)USBCore.cpp -o USBCore.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)WMath.cpp -o WMath.cpp.o 
    $(CPP) $(CPP_FLAGS) $(INCLUDE_FILES) $(LIBRARY_DIR)WString.cpp -o WString.cpp.o 
    rm core.a
    $(AR) rcs core.a malloc.c.o 
    $(AR) rcs core.a realloc.c.o 
    $(AR) rcs core.a WInterrupts.c.o 
    $(AR) rcs core.a wiring.c.o 
    $(AR) rcs core.a wiring_analog.c.o 
    $(AR) rcs core.a wiring_digital.c.o 
    $(AR) rcs core.a wiring_pulse.c.o 
    $(AR) rcs core.a wiring_shift.c.o 
    $(AR) rcs core.a CDC.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a HardwareSerial.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a HID.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a IPAddress.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a main.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a new.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a Print.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a Stream.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a Tone.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a USBCore.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a WMath.cpp.o 
    $(AR) rcs core.a WString.cpp.o 
    $(CC) -Os -Wl,--gc-sections -mmcu=$(MCU) -o $(MAIN_SKETCH).elf $(MAIN_SKETCH).o core.a -lm 
    $(OBJ_COPY) -O ihex -j .eeprom --set-section-flags=.eeprom=alloc,load --no-change-warnings --change-section-lma .eeprom=0 $(MAIN_SKETCH).elf $(MAIN_SKETCH).eep 
    $(OBJ_COPY) -O ihex -R .eeprom $(MAIN_SKETCH).elf $(MAIN_SKETCH).hex 

W tym konkretnym przypadku plik .ino skompilowano bez żadnych problemów po zmianie nazwy pliku na Blink.cpp i dodaniu tej linii:

#include <Arduino.h>

Chciałbym tylko dodać kilka punktów do odpowiedzi Nicka Gammona:

• Nie trzeba zmieniać nazwy pliku .ino, aby go skompilować: jeśli wyraźnie powiesz kompilatorowi, że jest to C ++ (opcja -x c++), zignoruje nietypowe rozszerzenie pliku i skompiluje go jako C ++.
• Nie musisz dodawać #include <Arduino.h>pliku .ino: możesz powiedzieć kompilatorowi, aby zrobił to za Ciebie ( -include Arduino.h).

Używając tych sztuczek, mogę skompilować Blink.ino bez modyfikacji , po prostu wywołując avr-g ++ z odpowiednimi opcjami wiersza poleceń:

avr-g++ -mmcu=atmega328p -DARDUINO=105 -DF_CPU=16000000L \
    -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/cores/arduino \
    -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/variants/standard \
    -Os -fno-exceptions -ffunction-sections -fdata-sections \
    -Wl,--gc-sections -g -Wall -Wextra \
    -x c++ -include Arduino.h \
    /usr/share/arduino/examples/01.Basics/Blink/Blink.ino \
    -x none /usr/local/lib/arduino/uno/libcore.a -lm \
    -o Blink.elf

Kilka uwag na temat powyższego wiersza poleceń:

• /usr/local/lib/arduino/uno/libcore.ato gdzie zapisałem skompilowany rdzeń Arduino. Nienawidzę kompilowania w kółko tych samych rzeczy.
• -x nonejest potrzebne, aby poinformować kompilator o tym, żeby pamiętał o rozszerzeniach plików. Bez tego zakładałby, że libcore.a jest plikiem C ++.

Nauczyłem się tych sztuczek z Arduino-Makefile Sudar Muthu . Jest to bardzo ogólny plik Makefile, który działa z wieloma tablicami i bibliotekami. Jedyne, czego brakuje w stosunku do Arduino IDE, to deklaracje forward.