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vscode + cmake + ninja+ gcc 搭建MCU开发环境

1. 前言

接触过 MCU 开发的同学基本上对于 Keil、IAR 这一类的集成IDE 软件并不陌生。

使用这类软件好处当然显而易见：快速上手，一键编译，一键下载，一键仿真运行等等，大家只需将注意力焦注于如何编写好用且优雅的功能代码即可，至于代码是如何编译，如何生成bin文件完全不用关系。

那么使用这类软件有什么坏处吗？为什么需要去研究另外一些编译方式呢？直接用不香吗？这样做肯定是有原因的！使用上述IDE存在如下问题：

1. 正版需要License！尽管网上破解教程一大把，破解也很简单，甚至清楚的人都知道，这个破解软件大概率还是官方提供的~，因此个人使用没有问题，但是如果你是公司使用，公司小规模的时候没人管你，等你业务做大了，公司体量做大了，就开始有人来查水表了，毕竟这个时候由于项目周期、进度等等一系列因素，临时换炮肯定来不及，那购买License的概率就大幅提高了

2. 不具备跨平台属性，此类 IDE 基本都是只有 windows 版本，但是作为嵌入式开发的，又有几个人能避免 linux 这个开发环境的？ 类似 CI 这种通常部署在 linux 环境上，不可避免代码要在 linux 上能编起来，甚至能在 linux 上直接开发

3. “效率较低"，当然这需要打一个双引号，因为这是相对的，开发软件发展至今，传统的这种 IDE 相对于近几年发展出来的主力，类似于VScode 这类开发软件，传统IDE界面过于朴素，复杂代码跳转等都不是很方便，且Vscode 支持大量插件，甚至AI辅助编码，开发的时候该选哪个不用多说了

那么本文将详细描述如何采用 vscode + cmake + ninja + gcc 搭建 MCU 的开发环境，学习一下另外一种开发 MCU 的新方式！

2. 工具安装及介绍

2.1 gcc

2.1.1 gcc 介绍

准确来说应该是 gcc-arm-none-eabi。

使用 keil 的时候，keil 是 arm 公司开发的一款集成上位机图形化编辑软件，点击某些按钮之后，其底下也就是执行对应的指令，调用相关编译器进行编译罢了，而 keil 调用的编译器叫做 armcc，这是 arm 自家开发的，不开源，因此需要征收 license 费用。gcc 和 armcc 一样是一种编译器，干同样的是，但是 gcc 开源，因此可以免费使用。

gcc 是一种编译器，主要用来编译，比如 linux 系统也是使用 gcc 进行编译。gcc 会根据不同的处理器架构有不同的 gcc 版本，我们需要根据可执行程序执行所在的cpu架构平台选择对应版本的 gcc。

举个例子：在 linux 上编译出用于在 linux 上执行的可执行程序使用 gcc 版本 与 在 linux 上编译出用于在 mcu 上执行的可执行程序的 gcc 版本就不一样，不同的 gcc 版本对应可执行程序所运行的 cpu 处理器架构的不同。

上述讲到的是，我们需要根据可执行程序（即编译产物）执行所在的cpu平台架构选择对应版本的 gcc，但是在 我们的电脑上可以下载每一个版本的 gcc ，并进行编译，只是编译出来的产物需要放到对应的cpu架构平台才能执行而已！【补充：当然需要根据电脑的系统（Windows or Linux or MAC）选择下载对应系统版本的】

同样的，对于 mcu 这类处理器不具备运行 gcc 进行编译的能力，因此需要借助电脑先对源码执行编译，生产可以在 mcu 平台执行的可执行程序，也即 bin 文件，之后再将此 bin 文件下载传输到 mcu 内运行。因此对应可以编译出在mcu平台运行的可执行程序的编译器叫做 交叉编译器 ，此编译器在windows 或 Linux 或 Mac 上运行，进行代码编译，产物在 mcu 上运行。

2.1.2 gcc 下载及安装

gcc 可从官网上直接下载：gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-win32.zip

选择自己对应的系统版本的 gcc 即可，像windows 如果下载的是可执行程序，直接安装就行，如果下载的是 zip，解压后将解压之后的 bin 文件夹目录下的路径【注意是arm-none-eabi-gcc所在的路径】 添加到系统环境变量，linux、mac同理，关于如何添加环境变量可自行上网查阅。

安装成功之后，重新打开一个命令行窗口或 bash，执行 arm-none-eabi-gcc --version 可以查看到对应版本则说明安装成功。

⚠️ 不同 gcc 版本编译出来的bin文件大小和内容会有些许差异，因此多人协同开发时，建议采用同一版本！⚠️

2.2 ninja

2.2.1 ninja 介绍

ninja 是 google 公司开发的一款构建系统，一款小巧的专注于编译速度而生从构建系统！

为什么 Google 要开发这么个东西呢？因为 make 太慢了！

对于小型系统体验不到，当工程比较大的时候，你执行下 make 指令，重新构建+编译等个半小时，你能受得了？因此 Google 的大佬开发了 ninja，它功能和 make 一样，但是比 make 快，它的优点就是：快！

2.2 ninja 安装

ninja 在 github 上直接开源，下载地址：ninja-github

根据自己的电脑系统选择对应的平台的压缩包即可。

下载完成之后解压到某个目录，之后将对应目录添加到环境变量，同样怎么添加环境变量自行上网查阅。

环境变量添加好之后，重新打开一个新的命令行终端或者bash，执行 ninja --version 查看是否安装成功。

2.3 cmake

2.3.1 cmake 介绍

make 工具需要依赖 makefile 文件进行构建，而 ninja 同样也依赖 build.ninja 文件。

makefile 的语法已经比较晦涩了，感兴趣可以看我之前写过的一篇博文 《Makefile入门到精通》，虽然晦涩难懂，但是多啃啃还是能啃下去，而 ninja 语法那就是天书，人家设计的时候可能也本没想着让大家去自行书写吧，反正我是没写过~

聪明的大佬们总会想办法给自己偷懒减负，因此写个软件直接生成这复杂的 build.ninja 描述文件不就好了，语法再弄的简单点，容易学一点，剩下的就剩解bug了~，因此就是 cmake 的主场了。

cmake 依赖于 CMakeLists.txt 文件，简单的功能比较好懂的，它不仅能直接生成 makefile，之后调用make进行编译；也能生成 build.ninja 之后调用 ninja 进行编译。且 cmake 工具同样具备跨平台属性！

具体cmake的语法在这就不多叙述了，感兴趣可以自行上网查阅，嗯，你必须感兴趣的…

2.3.2 cmake 安装

直接去官网下载最新版即可：cmake

同样根据自己系统进行选择，下载源文件和或者安装镜像都行，同样的，下载安装镜像的时候勾选自动添加到环境变量；下载源文件，解压之后记得添加对应目录到环境变量！

安装好之后，重新打开一个命令行窗口或bash窗口，执行 cmake --version 确认是否ok

2.4 VScode

这个太有名气了吧，自行上网安装就好了！新手的话记得上网搜下 Vscode 推荐的插件，没有插件的 vscode 就是毛胚房，有了插件你可以是豪宅~

3. 上手体验

至此，工具都装好了，怎么也得来试试好不好用感受下吧！那么直接上手一种最为快速的体验感受感受吧！

最为快速的那还的是 stm32 搭配 cubemx 了，过气的 stm32 依然是最佳的选择，下载安装 stm32 CubeMX，根据电脑系统自行选择了！

毕竟 cubemx 可以直接生成 cmake 版本工程，暂时可以免去写 cmake 文件了！

tips：最新版本强制登陆了，有点离谱~

安装好之后，随便选择一款 MCU，简单配个时钟，配个SWD调试口就差不多了，当然手上有开发板那就根据开发板的来了！

生成工程的时候选择使用 cmake！！！

之后使用 vscode 打开生成好的工程文件夹，如下图所示：

在 vscode 内打开终端，推荐 git bash 终端，linux风格比较好用！

1. 执行 cmake -B out -GNinja 调用 cmake 生成 ninja 构建系统

   • -B：指定生成目录为当前目录下的 out 目录
   • -GNinja：指定生成 ninja 版本构建系统
     

2. 执行 ninja -C out 进行编译

   • -C: 指定编译执行目录
     

3. 对于最新版本的 CubeMx 生成的 cmake 版本工程，使用老版本 gcc 编译的时候会报错：non constant or forward reference address expression for section .ARM.extab

   • 这是由于 gcc 版本太老了，cubemx匹配的 gcc 太新了导致，修改下 ld 链接脚本文件，去掉所有的 (READONLY) 字段即可
     

4. 编译完成之后，在 out 目录下可以看到 test.elf 文件，此文件即为编译产物，如果生成文件需要 .bin 或者 .hex 文件，需要修改下 CMakeLists.txt，以后再补充吧，axf文件也可以使用 ozone 这类软件下载了，或者调用 arm-none-eabi-gcc 自行生成一下也可以，命令自行AI~
   

4. 总结

以上便是使用 vscode + cmake + ninja + gcc 搭建完整的 mcu 开发环境的全部步骤了，体验完应该可以开始淘汰传统的 IDE 了，当然对于如何完善cmake，以及生成的 bin 文件后续怎么烧录，怎么仿真这些本文还未涉及，后续再补充啦，关注专栏后续不断更新！