arduino ide編譯過程

　　一、Arduino構(gòu)建過程總述

　　為了生成可在Arduino板子上運行的程序，需要經(jīng)過以下幾個步驟：

　　1. Arduino IDE對代碼進行轉(zhuǎn)換，確保生成正確的C/C++代碼（兩種常用的編程語言）。

　　2. 通過編譯器（avr-gcc）將上一步生成的可讀代碼，編譯成機器能識別的指令（或稱之為目標文件）。

　　3. 通過鏈接器，將上一步產(chǎn)生的目標文件與標準Arduino庫文件（提供基礎函數(shù)，如digitalWrite（）或Serial.print（））共同鏈接，生成一個Intel Hex文件，該文件中的指定內(nèi)容將寫入到Arduino板上的可編程內(nèi)存中。

　　4. 將上一步產(chǎn)生的HEX文件上傳至Arduino板：可以使用USB或串口，通過板上已有的bootloader傳輸?shù)紸rduino板，也可以通過其它編程器直接燒寫。

　　多文件程序

　　一個Arduino程序可以包含多個文件（IDE中的多個標簽頁，一個標簽頁代表一個文件）。單擊IDE頂部滾動條的右向箭頭即可管理各文件。文件標簽頁的擴展名有4種類型：無擴展名、.c、.cpp或.h（若是其它擴展名，將被轉(zhuǎn)換為下劃線）。程序編譯完后，所有無擴展名的文件標簽頁將被合并在一起，生成“主程序文件”。.c或.cpp擴展名的文件將被單獨編譯。為了打開.h標簽頁，必須#include該文件（使用雙引號“”而非尖括號《 》）。

　　主程序文件的處理

　　在傳給avr-gcc編譯器之前，Arduino IDE將對主程序文件（IDE中所有無擴展名的標簽頁合并結(jié)果）進行轉(zhuǎn)換操作：

　　1. 在主程序文件的頭部，加入#include “WProgram.h”（0023版本）或#include “Arduino.h”（1.0版本）。該頭文件（位于《ARDUINO》/hardware/cores/《CORE》/）包含Arduino標準核心庫所需的所有聲明。

　　2. IDE將搜索主程序文件中出現(xiàn)的所有函數(shù)定義，為它們創(chuàng)建聲明（原型）。這些聲明將被插在最前面的的注釋、預處理語句（#include或#define）之后，其它語句之前（包括類型定義）。若在函數(shù)中使用了自定義類型，則需要將該類型的定義單獨放入一個頭文件中。當然，這個處理并不完善：含有默認參數(shù)值的函數(shù)，定義在名字空間或類里的函數(shù)，均不會產(chǎn)生正確的聲明原型。

　　3. 當前目標板的main.cxx文件中的所有內(nèi)容，附加在主程序文件之后。

　　目標板

　　Arduino IDE支持多種目標板與多種芯片、CPU頻率、bootloader。這些都在板配置文件中定義，相關(guān)參數(shù)包括：

　　《BOARD》.name： 顯示在Boards菜單里的名稱

　　《BOARD》.build.mcu： 板上的單片機（常用“atmega8”或“atmega168”）

　　《BOARD》.f_cpu： 單片機的時鐘頻率（常用“16000000L”或ATmega168使用內(nèi)部時鐘時的“8000000L”）

　　《BOARD》.core： hardware/cores/目錄里的子目錄名稱，用于鏈接時選擇對應的核心庫（常用“arduino”）

　　另外，在preferences.txt中的一項設定也是很有用的：

　　構(gòu)建程序時，是否打印調(diào)試信息（如“false”）。若為true，則打印構(gòu)建過程中調(diào)用的所有命令的完整信息。

　　注：Arduino 0004及之后的版本，build.extension不再使用 -- 主程序文件將永遠作為.cpp文件處理。

　　構(gòu)建過程

　　使用avr-gcc來編譯程序文件。

　　include路徑包括程序文件所在目錄、目標板目錄（《ARDUINO》/hardware/cores/《CORE》）和avr的include目錄（《ARDUINO》/hardware/tools/avr/avr/include/），以及主程序文件引用的頭文件所在的函數(shù)庫目錄（位于《ARDUINO》/hardware/libraries）。

　　當verify一個程序文件時，將在系統(tǒng)臨時目錄（如Mac里的/tmp）中進行構(gòu)建。當上傳時，將在程序文件所在目錄（可通過Sketch 》 Show Sketch Folder菜單進行訪問）的applet/子目錄中構(gòu)建。

　　目標板核心的.c與.cpp文件將在同級目錄下被編譯生成.o文件，主程序文件、程序其它.c和.cpp文件及#include包含的函數(shù)庫中的.c或.cpp文件同樣處理。

　　這些.o文件將最終生成一個靜態(tài)庫，主程序文件與之鏈接。只有主程序中使用到的庫代碼才會被寫入到最終的.hex文件中，這樣就減少了絕大多數(shù)程序的大小。

　　.hex文件是編譯的最終文件，然后被上傳到Arduino板。點擊“Verify”按鈕，.hex文件會在/tmp（Mac和Linux系統(tǒng)）或\Documents and Settings\《USER》\Local Settings\Temp（Windows系統(tǒng)）目錄中生成；點擊“upload”按鈕，該文件在程序目錄（通過Sketch 》 Show Sketch Folder菜單訪問）的applet子目錄中生成。

　　上傳過程

　　生成的程序通過avrdude上傳。

　　上傳過程也受板配置和主配置文件中的參數(shù)影響，板配置包括：

　　《BOARD》.upload.protocol： avrdude與Arduino板的通信協(xié)議（通常是“stk500”）

　　《BOARD》.upload.speed： avrdude上傳程序時使用的速度（波特率）（通常是“19200”）

　　《BOARD》.upload.maximum_size： Arduino板的最大程序大小（與芯片大小及bootloader大小有關(guān)）

　　主配置中影響的參數(shù)：

　　upload.verbose： 上傳程序到板上時，是否顯示調(diào)試信息（默認“false”）。