Чи збиратиметься .ino Arduino Sketch безпосередньо на GCC-AVR?

Гаразд, ми всі бачили ці питання в Інтернеті, такі як Arduino vs C ++ або інші подібні запитання. І переважна більшість відповідей навіть не торкаються відмінностей у складанні, окрім як абстрагованої інформації.

Моє запитання має на меті вирішити фактичні відмінності (а не уподобання) у тому, як .ino файл, перейменований у .cpp-файл чи інше подібне розширення файлу для c ++, компілюватиметься за допомогою GCC-AVR. Я знаю, що як мінімум ви повинні включити заголовок Arduino, але крім цього, що може спричинити помилку компіляції, якщо компілювати згаданий .ino в .cpp-файл, використовуючи, скажімо, GCC-AVR. Для простоти давайте скористаємося класичним прикладом моргання, щоб пояснити, у чому полягають відмінності. Або якщо у вас є кращий фрагмент коду для використання, будь-ласка, будь-ласка, включіть фрагмент у свою відповідь та ретельно поясніть відмінності.

Будь ласка, не майте думок щодо того, який є кращим способом чи інструментом для використання.

FYI. Я використовую Platformio для розробки і помічаю процес перетворення, який відбувається за кадром під час компіляції. Я намагаюся зрозуміти, що насправді там відбувається, тому коли я кодую в Arduino, я також розумію "чисту" версію C ++.

Дякуємо за заздалегідь продумані відповіді на моє запитання.

Дивіться мою відповідь тут: Класи та об’єкти: скільки та які типи файлів мені потрібно фактично їх використовувати? - конкретно: як IDE впорядковує речі .

Я знаю, що як мінімум потрібно включити файл заголовка Arduino

Так, вам потрібно було б це зробити.

але крім цього, що може спричинити помилку компіляції, якщо компілювати згаданий файл .ino в .cpp-файл, використовуючи, скажімо, наприклад, GCC-AVR.

IDE генерує прототипи функцій для вас. Код у файлі .ino може не потребувати цього (можливо, це буде, якщо автор не буде досить дисциплінований, щоб кодувати звичайним способом C ++ і зробити їх самостійно).

Якщо "ескіз" містить інші файли (наприклад, інші файли .ino, .c або .cpp), то їх потрібно буде включити в процес компіляції, як я описав у своїй відповіді, згаданій вище.

Також вам потрібно буде (компілювати та) посилання в будь-яких бібліотеках, які використовуються ескізом.

Ви не запитували про зв'язувальну сторону речей, але, природно, різні файли, зібрані, потрібно зв'язати разом, а потім перетворити на файл .elf та .hex для завантаження. Дивись нижче.

Приклад makefile

На основі виводу IDE я зробив простий makefile за часом :

#
# 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 

У цьому конкретному випадку .ino файл без проблем зібрався після перейменування його на Blink.cpp та додавання цього рядка:

#include <Arduino.h>

Я хотів би лише додати кілька пунктів до відповіді Ніка Гаммона:

• Вам не потрібно перейменовувати .ino-файл, щоб скомпілювати його: якщо ви прямо скажете компілятору, що це C ++ (опція -x c++), він ігнорує незвичне розширення файлу і компілює його як C ++.
• Вам не потрібно додавати #include <Arduino.h>у файл .ino: ви можете сказати компілятору зробити це для вас ( -include Arduino.h).

Використовуючи ці хитрощі, я можу компілювати Blink.ino без будь-яких модифікацій , просто викликаючи avr-g ++ з відповідними параметрами командного рядка:

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

Кілька приміток до вищевказаного командного рядка:

• /usr/local/lib/arduino/uno/libcore.aсаме там я зберег складене ядро ​​Arduino. Я ненавиджу знову і знову переробляти ті самі речі.
• -x noneпотрібно сказати компілятору знову пам’ятати про розширення файлів. Без цього, припустимо, libcore.a - це файл C ++.

Я навчився цих хитрощів із ардуїно-макіяжу Судара Муту . Це дуже загальний Makefile, який працює з багатьма дошками та з бібліотеками. Єдине, чого не вистачає відносно Arduino IDE, - це прямі декларації.