第一章  AVR 單片機(jī)GCC 程序設(shè)計

WINAVR 是一個ATMEL AVR 系列單片機(jī)的開發(fā)工具集，它包含GNU C 和C++編譯器GCC。

1.1 一個簡單的例子

為了先有一個感性的認(rèn)識，我們首先看一下如下一段程序和它的編譯、鏈接過程。

文件demo1.c ：

#include
int main( void )
{
unsigned char i, j, k,led=0;
DDRB=0xff;
while (1)
{
if(led)
PORTB|=0X01;
else
PORTB&=0XFE;
led=!led;
//延時
for (i=0; i<255; i++)
for(j=0; j<255;j++)
k++;
}
}

這是一個使接在PB0 口的LED 發(fā)光管閃爍的程序。有了源程序文件demo1.c，我們就可以編譯它了。通過點擊菜單開始->運行 在彈出的對話框中輸入 “ command ” ，來打開控制臺窗口，并在命令行輸入:avr-gcc –mmcu=at90s2313 –c demo1.c

如圖1-1 所示。

必需告訴編譯器 程序的mcu 類型，這是我們通過命令行選項-mmcu 來指定的，我們指定的器件為at90s2313。-c 選項告訴編譯器編譯完成后不鏈接。

編譯完成后在工作目錄新生成了一個文件：demo1.o ，它是我們的目標(biāo)文件,我們再使用鏈接器將它鏈接成可在器件上執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。
在命令行輸入：avr-gcc –mmcu=at90s2313 –O demo1.elf demo1.o

之后我們會在工作目錄看見鏈接器生成的demo1.elf。gcc 的鏈接后生成的文件為ELF 格式，在命令行我們通常用.elf 指定其擴(kuò)展名。ELF 格式文件除了包含不同存儲器的二進(jìn)制格式內(nèi)容外還包含一些調(diào)試信息，所以我們還要借助一個有用工具 avr-objcopy 來提取單片機(jī)程序存儲器內(nèi)容。命令行輸入：avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex demo1.elf demo1.hex

gcc 把不同類型的數(shù)據(jù)分到不同的段落，相關(guān)程序存儲器的段有 .text 和 .data ，我們用選項 –j 指定了要提取的段。選項 –O 用來指定輸出格式，這里我們指定為ihex (intel HEX file)。

到此我們得到了最終可以寫入單片機(jī)90S2313 FLASH 存儲器的demo1.hex 文件。用編程器將demo1.hex 內(nèi)空寫入到單片機(jī)，便可看到接在PB0 口的LED 不斷的閃爍。以上對一次編譯過程的描述只是為了說明gcc 編譯一個C 源程序的步驟，在實際的應(yīng)用中我們很少用這種方式編譯每一個源程序和每一個更新后的程序。而是借助一個叫make 的項目管理工具來進(jìn)行編譯操作。Make 由下一節(jié)介紹。 

1.2 用MAKEFILE 管理項目

在我看來，通常一個編譯器（泛指高級語言編譯器、匯編器、鏈接器等等）、項目管理器和文本編輯器構(gòu)成一個完整的編程環(huán)境。

WINAVR 沒有像Keil uVision 那樣的集成IDE，所以我們需要寫一個叫做makefile 的文件來管理程序的編譯鏈接。makefile 是個腳本文件，一個標(biāo)準(zhǔn)的(應(yīng)該說經(jīng)典的)可執(zhí)行文件make.exe 負(fù)責(zé)解析它并根據(jù)腳本內(nèi)容來調(diào)用編譯器、鏈接器或其它的工具。

1.2.1 make 的使用

make 能夠自動記憶各源文件間的依賴關(guān)系，避免重復(fù)編譯。
Make 指令用法是：
Make [-f filename] [names]
方括號表示括號里邊的內(nèi)容可以省略。其中filename 代表make 所使用的項目描述文件，如果此項省略，則從當(dāng)前目錄下按下列順序?qū)ふ夷�認(rèn)的項目描述文件

GNUmakefile.
makefile
Makefile （當(dāng)然在WINDOWS 下不份大小寫文件名，也就無所謂了）
names 指定目標(biāo)名或宏名。若不指定目標(biāo)名，則make 命令總是把在makefile 文件中遇到的第一個目標(biāo)當(dāng)作默認(rèn)目標(biāo)。

1.2.2 Makefile 項目描述文件

一.目標(biāo)

make 命令引入了目標(biāo)（targets）的概念。Makefile 描述文件便是它的第一個目標(biāo)，make 命令必須處理至少一個目標(biāo)，否則不會得出任何結(jié)果。正如我們在一個沒有默認(rèn)描述文件的當(dāng)前目錄下敲入make 一樣，make 會輸出以下的結(jié)果：

MAKE： ***No targets specified and no makefile found. Stop.

1.在項目描述文件中定義目標(biāo)

一個目標(biāo)通常從一行的開頭開始，并后跟一個冒號。
最簡單的MAKEFILE
#當(dāng)前目錄 D:\AVRGCC\TEST
all:
@echo hello!
#End makefile
all: 便是第一個目標(biāo)
調(diào)用此描述文件結(jié)果：
D:\AVRGCC\TEST>make
hello!

2.默認(rèn)目標(biāo)(goal)

在上面提到過，如果調(diào)用make 時不指定目標(biāo)名則make 總是假設(shè)在描述文件中遇到的第一個目標(biāo)是默認(rèn)目標(biāo)。以下示例可以非常好的說明這一問題。

具有三個目標(biāo)的makefile
#當(dāng)前目錄 D\AVRGCC\TEST
one:
@echo one.
Two:
@echo two.
Three:
@echo three.
#End makefile
調(diào)用1：
D:\AVRGCC\TEST>make
one.

由于在命令行沒有指定目標(biāo)，make 從makefile 中找到第一個目標(biāo)（one）并執(zhí)行后既退出。
調(diào)用2：
D:\AVRGCC\TEST>make two
two.
由于在命令行明確指定了要執(zhí)行的目標(biāo)（two）,make 在makefile 中找到指定的目標(biāo)，并執(zhí)行后退出。

調(diào)用3：
D:\AVRGCC\TEST make three one two
three.
one.
two.
命令行指定了三個目標(biāo)，make 一一尋找并執(zhí)行。
在makefile 中非默認(rèn)的目標(biāo)稱為可替換的目標(biāo)，只有默認(rèn)的目標(biāo)與它們存在直接或間接的依賴關(guān)系時它們才有可能被調(diào)用。

二．依賴關(guān)系

makefile 文件按如下格式指定依賴關(guān)系：
目標(biāo)1[目標(biāo)2 … ] : [ : ][依賴1][依賴2] …
[命令]

如下例

#當(dāng)前目錄 D:\AVRGCC\TEST
one: Two
@echo one.
Two:
@echo two.
#End makefile
執(zhí)行結(jié)果是：
d:\avrgcc\test>make
two.
one.
Make 首先找到第一個目標(biāo)one ，之后發(fā)現(xiàn)目標(biāo)one 依賴目標(biāo)Two 就先執(zhí)行Two 后才執(zhí)行one 中的命令。