ARM ADS集成开发环境的使用

在这里，将介绍ARM开发软件ADS(ARM Developer Suite)。通过学习如何在CodeWarrior IDE集成开发环境下编写，编译一个工程的例子，使读者能够掌握在ADS软件平台下开发用户应用程序。本章还描述了如何使用AXD调试工程，使读者对于调试工程有个初步的理解，为进一步的使用和掌握调试工具起到抛砖引玉的作用。
本章主要内容有：
－ ADS软件组成介绍
－ 使用ADS创建工程
－ 用AXD进行代码调试
8.1  ADS集成开发环境组成介绍
ARM ADS全称为ARM Developer Suite。是ARM公司推出的新一代ARM集成开发工具。现在ADS的最新版本是1.2，它取代了早期的ADS1.1和ADS1.0。它除了可以安装在Windows NT4，Windows 2000，Windows 98和Windows 95操作系统下，还支持Windows XP和Windows Me操作系统。
ADS由命令行开发工具，ARM时实库，GUI开发环境(Code Warrior和AXD)，实用程序和支持软件组成。 有了这些部件，用户就可以为ARM系列的RISC处理器编写和调试自己的开发应用程序了。
下面就详细介绍一下ADS的各个组成部分。
8.1.1  命令行开发工具
这些工具完成将源代码编译，链接成可执行代码的功能。
ADS提供下面的命令行开发工具：
armcc
armcc是ARM C编译器。这个编译器通过了Plum Hall C Validation Suite为ANSI C的一致性测试。armcc用于将用ANSI C编写的程序编译成32位ARM指令代码。
因为armcc是我们最常用的编译器，所以对此作一个详细的介绍。
在命令控制台环境下，输入命令：
armcc –help
可以查看armcc的语法格式以及最常用的一些操作选项
armcc最基本的用法为：   armcc [options] file1 file2 ... filen
这里的option是编译器所需要的选项，fiel1,file2…filen是相关的文件名。
    这里简单介绍一些最常用的操作选项。
-c：表示只进行编译不链接文件；
  -C：(注意：这是大写的C)禁止预编译器将注释行移走；
-D：定义预处理宏，相当于在源程序开头使用了宏定义语句#define symbol ，
这里symbol默认为1；
-E：仅仅是对C源代码进行预处理就停止；
-g：指定是否在生成的目标文件中包含调试信息表；
-I：将directory所指的路径添加到#include的搜索路径列表中去； -J：用directory所指的路径代替默认的对#include的搜索路径；
-o：指定编译器最终生成的输出文件名。
-O0：不优化；
-O1：这是控制代码优化的编译选项，大写字母O后面跟的数字不同，表示的优化级别就不同，-O1关闭了影响调试结果的优化功能；
-O2：该优化级别提供了最大的优化功能；
-S：对源程序进行预处理和编译，自动生成汇编文件而不是目标文件；
-U：取消预处理宏名，相当于在源文件开头，使用语句#undef symbol;
-W：关闭所有的或被选择的警告信息；
有关更详细的选项说明，读者可查看ADS软件的在线帮助文件。
armcpp
armcpp是ARM C++编译器。它将ISO C++ 或EC++ 编译成32位ARM指令代码。
tcc
tcc是Thumb C 编译器。该编译器通过了Plum Hall C Validation Suite为ANSI 一致性的测试。tcc将ANSI C源代码编译成16位的Thumb指令代码。
tcpp
tcpp是Thumb C++ 编译器。 它将ISO C++ 和EC++ 源码编译成16位Thumb指令代码。
armasm
armasm是ARM和Thumb的汇编器. 它对用ARM 汇编语言和Thumb 汇编语言写的源代码进行汇编。
armlink
armlink是ARM连接器。该命令既可以将编译得到的一个或多个目标文件和相关的一个或多个库文件进行链接，生成一个可执行文件，也可以将多个目标文件部分链接成一个目标文件，以供进一步的链接。ARM链接器生成的是ELF格式的可执行映像文件。
armsd
armsd是ARM 和Thumb的符号调试器。它能够进行源码级的程序调试。用户可以在用C或汇编语言写的代码中进行单步调试，设置断点，查看变量值和内存单元的内容。
8.1.1.1  armcc用法详解
下面为读者介绍上述的4种ARM C和C++编译器的命令通用语法。
compiler [PCS-options] [source-language] [search-paths] [preprocessor-options] [output-format] [target-options] [debug-options] [code-generation-options] [warning-options] [additional-checks] [error-options] [source]
用户可以通过命令行操作选项控制编译器的执行。所有的选项都是以符号”-”开始，有些选项后面还跟有参数。在大多数情况下，ARM C和 C++编译器允许在选项和参数之间存在空格。
命令行中各个选项出现顺序可以任意。
这里的compiler是指armcc，tcc， armcpp和 tcpp中的一个；
PCS-options：指定了要使用的过程调用标准；
source-language：指定了编译器可以接受的编写源程序的语言种类。对于C编译器默认的语言是ANSI C，对于C++编译器默认是ISO标准C++；
search-paths：该选项指定了对包含的文件(包括源文件和头文件)的搜索路径；
preprocessor-options：该选项指定了预处理器的行为，其中包括预处理器的输出和宏定义等特性；
output-format：该选项指定了编译器的输出格式，可以使用该项生成汇编语言输出列表文件和目标文件；
target-options：该选项指定目标处理器或ARM体系结构；
debug-options：该选项指定调试信息表是否生成，和该调试信息表生成时的格式；
code-generation-options：该选项指定了例如优化，字节顺序和由编译器产生的数据对齐格式等选项；
warning-options：该选项决定警告信息是否产生；
additional-checks：该选项指定了几个能用于源码的附加检查，例如检查数据流异常，检查没有使用的声明等；
error-options：该选项可以关闭指定的可恢复的错误，或者将一些指定的错误降级为警告；
source：该选项提供了包含有C或C++源代码的一个或多个文件名，默认的，编译器在当前路径寻找源文件和创建输出文件。如果源文件是用汇编语言编写的(也就是说该文件的文件名是以.s作为扩展名)，汇编器将被调用来处理这些源文件。
如果操作系统对命令行的长度有限制，可以使用下面的操作，从文件中读取另外的命令行选项：
-via filename
该命令打开文件名为filename的文件，并从中读取命令行选项。用户可以对-via进行嵌套调用，亦即，在文件filename中又通过-via finlename2包含了另外一个文件。
在下面的例子中，从input.txt文件中读取指定的选项，作为armcpp的操作选项：
armcpp -via input.txt  source.c
以上是对编译器选项的一个简单概述。它们(包括后面还要介绍的其他一些命令工具)既可以在命令控制台环境下使用，同时由于它们被嵌入到了ADS的图形界面中，所以也可以在图形界面下使用。
8.1.1.2  armlink用法详解
在介绍armlink的使用方法之前，先介绍要涉及到的一些术语。
映像文件(image)：是指一个可执行文件，在执行的时候被加载到处理器中。一个映像文件有多个线程。它是ELF(Executable and linking format)格式的。
段(Section)：描述映像文件的代码或数据块。
RO：是Read-only的简写形式。
RW：是Read-write.的简写形式。
ZI：是Zero-initialized的简写形式。
输入段(input section)：它包含着代码，初始化数据或描述了在应用程序运行之前必须要初始化为0的一段内存。
输出段(output section)：它包含了一系列具有相同的RO，RW或ZI属性的输入段。
域(Regions)：在一个映像文件中，一个域包含了1至3个输出段。多个域组织在一起，就构成了最终的映像文件。
Read Only Position Independent(ROPI)：它是指一个段，在这个段中代码和只读数据的地址在运行时候可以改变。
Read Write Position Independent(RWPI)：它是指一个段，在该段中的可读/写的数据地址在运行期间可以改变。
加载时地址：是指映像文件位于存储器(在该映像文件没有运行时)中的地址。
运行时地址：是指映像文件在运行时的地址。
下面介绍一下armlink命令的语法
完整的连接器命令语法如下： 
armlink [-help] [-vsn] [-partial] [-output file] [-elf] [-reloc][-ro-base address] [-ropi] 
[-rw-base address] [-rwpi] [-split] 
[-scatter file][-debug|-nodebug][-remove?RO/RW/ZI/DBG]|-noremove] [-entry location ] 
[-keep section-id] [-first section-id] [-last section-id] [-libpath pathlist] [-scanlib|-noscanlib] [-locals|-nolocals] [-callgraph] [-info topics] [-map] [-symbols] [-symdefs file] [-edit file] [-xref] [-xreffrom object(section)] [-xrefto object(section)] [-errors file] [-list file] [-verbose]
[-unmangled |-mangled] [-match crossmangled][-via file] [-strict]
[-unresolved symbol][-MI|-LI|-BI] [input-file-list]
上面各选项的含义分别为： 
-help
这个选项会列出在命令行中常用的一些选项操作。
-vsn 
这个选项显示出所用的armlink的版本信息。
-partial 
用这个选项创建的是部分链接的目标文件而不是可执行映像文件。
-output file
这个选项指定了输出文件名，该文件可能是部分链接的目标文件，也可能是可执行映像文件。如果输出文件名没有特别指定的话，armlink将使用下面的默认：
如果输出是一个可执行映像文件，则生成的输出文件名为__image.axf；
如果输出是一个部分链接的目标文件，在生成的文件名为__object.o；
如果没有指定输出文件的路径信息，则输出文件就在当前目录下生成。如果指定了路径信息，则所指定的路径成为输出文件的当前路径。
-elf
这个选项生成ELF格式的映像文件，这也是armlink所支持的唯一的一种输出格式，这是默认选项。
-reloc
这个选项生成可重定址的映像。
一个可重定址的映像具有动态的段，这个段中包含可重定址信息，利用这些信息可以在链接后，进行映像文件的重新定址；
-reloc，-rw-base 一起使用，但是如果没有-split选项，链接时会产生错误。
-ro-base address
这个选项将包含有RO(Read-Only属性)输出段的加载地址和运行地址设置为address，该地址必须是字对齐的，如果没有指定这个选项，则默认的RO基地址值为0x8000。
-ropi
这个选项使得包含有RO输出段的加载域和运行域是位置无关的。如果该选项没有使用，则相应的域被标记为绝对的。通常每一个只读属性的输入段必须是只读位置无关的。如果使用了这个选项，armlink将会进行以下操作：
检查各段之间的重定址是否有效；
确保任何由armlink自身生成的代码是只读位置无关的。
这里希望读者注意的是，ARM工具直到armlink完成了对输入段的处理后，才能够决定最终的生成映像是否为只读位置无关的。这就意味着 ，即使为编译器和汇编器指定了ROPI选项，armlink也可能会产生ROPI错误信息。
-rw-base address
这个选项设置包含RW(Read/Write属性)输出段的域的运行时地址，该地址必须是字对齐的。
如果这个选项和-split选项一起使用，将设置包含RW输出段的域的加载和运行时地址都设置在address处。
-rwpi
这个选项使得包含有RW和ZI(Zero Initialization，初始化为0)属性的输出段的加载和运行时域为位置无关的。如果该选项没有使用，相应域标记为绝对的。这个选项要求-rw-base选项后有值，如果-rw-base没有指定的话，默认其值为0，即相当于-rw-base 0。通常每一个可写的输入段必须是可读/ 可写的位置无关的。
如果使用了该选项，armlink会进行以下的操作：
检查可读/可写属性的运行域的输入段是否设置了位置无关属性；
检查在各段之间的重定址是否有效；
生成基于静态寄存器sb的条目，这些在RO和RW域被拷贝和初始化的时候会用到。
编译器并不会强制可写的数据一定要为位置无关的，这就是说，即使在为编译器和汇编器指定了RWPI选项，armlink也可能生成数据不是RWPI的信息。
-split
这个选项将包含RO和RW属性的输出段的加载域，分割成2个加载域。一个是包含RO输出段的加载域，默认的加载地址为0x8000，但是可以用-ro-base选项设置其他的地址值，另一个加载域包含RO属性的输出段，由-rw-base选项指定加载地址，如果没有使用-rw-base选项的话，默认使用的是-rw-base 0。
-scatter file
这个选项使用在file中包含的分组和定位信息来创建映像内存映射。
注意，如果使用了该选项的话，必须要重新实现堆栈初始化函数__user_initial_stackheap()。
-debug
这个选项使输出文件包含调试信息，调试信息包括，调试输入段，符号和字符串表。这是默认的选项。
-nodebug
这个选项使得在输出文件中不包含调试信息。生成的映像文件短小，但是不能进行源码级的调试。armlink对在输入的目标文件和库函数中发现的任何调试输入段都不予处理，当加载映像文件到调试器中的时候，也不包含符号和字符串信息表。这个选项仅仅是对装载到调试器的映像文件的大小有影响，但是对要下载到目标板上的二进制代码的大小没有任何影响。
如果用armlink进行部分链接生成目标文件而不是映像文件，则虽然在生成的目标文件中不含有调试输入段，但是会包含符号和字符串信息表。
这里特别请读者注意的是：
如果要在链接完成后使用fromELF工具的话，不可使用-nodebug选项，这是因为如果生成的映像文件中不包含调试信息的话，则有下面的影响：
fromELF不能将映像文件转换成其他格式的文件；
fromELF不能生成有意义的反汇编列表。
-remove (RO/RW/ZI/DBG)
使用这个选项会将在输入段未使用的段从映像文件中删除。如果输入段中含有映像文件入口点或者该输入段被一个使用的段所引用，则这样的输入段会当作已使用的段。
在使用这个选项时候要注意，不要删除异常处理函数。使用-keep选项来标识异常处理函数，或用ENTRY伪指令标明是入口点。
为了更精确的控制删除未使用的段，可以使用段属性限制符。可以使用以下的段属性限制符：
RO
删除所有未使用的RO属性的段；
RW
删除所有未使用的RW属性的段；
ZI
删除所有未使用的ZI属性的段；
DBG
删除所有未使用的DEBUG属性的段。
这些限制符出现的顺序是任意的，但是它们必须要有”( )”括住，多个限制符之间要用符号”/”进行间隔。ADS软件中默认选项是-remove (RO/RW/ZI/DBG)。
如果没有指定段属性限制符，则所有未使用的段都会被删除。因为-remove就等价于-remove(RO/RW/ZI/DBG)选项。
-noremove
这个选项保留映像文件中所有未被使用的段。
-entry location
这个选项指定映像文件中唯一的初始化入口点。一个映像文件可以包含多个入口点，使用这个命令定义的初始化入口点是存放在可执行文件的头部，以供加载程序加载时使用。当一个映像文件被装载时，ARM调试器使用这个入口点地址来初始化PC指针。初始化入口点必须满足下面的条件：
映像文件的入口点必须位于运行域内；
运行域必须是非覆盖的，并且必须是固定域(就是说，加载域和运行域的地址相同)。
在这里可以用以下的参数代替location参数：
1.  入口点地址：这是一个数值，例如-entry 0x0；
2.  符号：该选项指定映像文件的入口点为该符号所代表的地址处，比如：
-entry int_handler
表示程序入口点在符号int_handler所在处。
如果该符号有多处定义存在，armlink将产生出错信息。
offset+object(section)：该选项指定在某个目标文件的段的内部的某个偏移量处为映像文件的入口地址，例如：
-entry 8+startup(startupseg)
如果偏移量值为0，可以简写成object(section)，如果输入段只有一个，则可以简化为object。
-keep section-id
使用该选项，可以指定保留一个输入段，这样的话，即使该输入段没有在映像文件中使用，也不会被删除。参数section-id取下面一些格式：
1． symbol
该选项指定定义symbol的输入段不会在删除未使用的段时被删除。如果映像文件中有多处symbol定义存在，则所有包含symbol定义的输入段都不会被删除。例如：
-keep int_handler
则所有定义int_handler的符号的段都会保留，而不被删除。
    为了保留所有含有以_handler结尾的符号的段，可以使用如下的选项：
-keep *_handler
2． object(section)
这个选项指定了在删除未使用段时，保留目标文件中的section段。输入段和目标名是不区分大小写的，例如，为了在目标文件vectors.o中保留vect段，使用：
-keep vectors.o(vect)
为了保留vectors.o中的所有以vec开头的段名，可以使用选项：
-keep vectors.o(vec*)
3． object
这个选项指定在删除未使用段时，保留该目标文件唯一的输入段。目标名是不区分大小写的，如果使用这个选项的时候，目标文件中所含的输入段不止一个的话，armlink会给出出错信息。比如，为了保留每一个以dsp开头的只含有唯一输入段的目标文件，可以使用如下的选项：
-keep dsp*.o
-first section-id
这个选项将被选择的输入段放在运行域的开始。通过该选项，将包含复位和中断向量地址的段放置在映像文件的开始，可以用下面的参数代替section-id:
1．symbol
选择定义symbol的段。禁止指定在多处定义的symbol，因为多个段不能同时放在映像文件的开始。
2．object(section)
从目标文件中选择段放在映像文件的开始位置。在目标文件和括号之间不允许存在空格，例如
-first init.o(init)
3．object