Windows下使用Eclipse开发Arduino程序

Arduino IDE功能简单，对于不熟悉编程环境的用户十分容易上手；但是对于大型的Arduino项目开发，如果再使用自带的IDE就会多少显得不便。之前我曾经使用过Eclipse + CDT + avr-gcc开发AVR程序，鉴于Arduino也是基于AVR和avr-gcc的，理论上应该也可以使用Eclipse开发。Google之后发现在Arduino官方网站上就有配置方法的介绍[1]，此处自己按照步骤实现了一下，并将要点归纳如下。这里仅针对Windows平台，对于其他平台的用户请在原文中找到对应的配置方法。

1．下载Eclipse IDE for C/C++

下载地址在Eclipse网站：http://www.eclipse.org/downloads/。该下载页面中有很多Eclipse版本，找到并下载C/C++版本：

2. 在Eclipse环境中安装AVR插件

打开Eclipse软件，点击菜单 > Help > Install New Software…

在弹出的菜单中的 “Work with:” 处输入插件更新的URL地址： http://avr-eclipse.sourceforge.net/updatesite，点击 “Next>” 按照提示安装即可。

3. 配置avr-gcc开发工具链

配置AVR工具链有两种方法：

1) 直接安装WinAVR-20081205

2）配置工具链选项，使其指向Arduino安装目录下的工具链中

打开Window -> Preferences -> AVR -> Paths，选择“Disable search for system paths at startup”，然后将配置选项设置为以下值：

AVR-GCC	“${ARDUINO DIR}\hardware\tools\avr\bin”
GNU make	“${ARDUINO DIR}\hardware\tools\avr\utils\bin”
AVR Header files	“${ARDUINO DIR}\hardware\tools\avr\avr\include”
AVRDude	“${ARDUINO DIR}\hardware\tools\avr\bin”

配置完成后的结果如下：

4. 配置Avrdude

选择菜单 > Project > Properties > AVRDude，在Program Configuration选择项右边选择 “New..” 新建一个下载配置，配置参数设置如下：

Programmer hardware	选择 “Arduino”
Overwrite default port	输入”\\.\” + 端口号，如”\\.\COM6″
Override default baud rate	在${ARDUINO DIR}\hardware\arduino\avr\boards.txt文件中查询

之后还需要设置AVRDude的配置参数。

打开Window -> Preferences -> AVR -> AVRDude，选择“Use custom configuration file for AVRDude”，并将配置文件的路径设置为“${ARDUINO DIR}\hardware\tools\avr\etc\avrdude.conf”。

5. 获得Arduino核心库

为了使用Arduino的API，在链接阶段需要有Arduino的核心库文件。有多种方法获得该文件，其中包括自己编译源代码，不过最简单的方法是直接从Arduino IDE的生成文件中获得。具体方法是使用Arduino IDE建立任意一个工程，Arduino会在目录“C:\Users\<username>\AppData\Local\Temp\buildXXXXXXXXXXXX.tmp”中建立临时文件，从对应文件夹中将core.a拷贝出来。因为这个库文件只能用于对应的处理器，所以最好将它重新命名为所使用的Arduino型号，比如libArduinoUNOCore.a。

6. 创建工程与工程配置

在Eclipse中创建一个新的AVR Cross Target Application工程：

Configuration中只选择release工程，点击Next之后选择CPU类型与频率，我这里使用的是UNO，所用的型号为ATmega328p，频率为16MHz。其他型号如Duemilanove使用的也是ATmega328p，而Arduino Mega使用的为ATmega1280，具体的配置情况也可以在board.txt中查询(xxx.build.mcu)。

之后对工程参数进行配置，在工程上点击右键，选择Properties -> C/C++ Build -> Settings，配置方法如下：

Additional Tools in Toolchain	- 确认勾选Generate Hex - 确认勾选Print Size - 如果想在编译后直接下载，则勾选AVRdude
AVR Compiler -> Directories	- 添加AVR Core所在的目录 <arduino>\Arduino\hardware\arduino\avr\cores\arduino - 添加”pins_arduino.h”所在目录 “<arduino>\hardware\arduino\avr\variants\standard”
AVR Compiler -> Optimization	- 设置 Optimization Level 为 Size Optimizations (-Os) - 设置 “Other Optimization Flags” 为 “-ffunction-sections -fdata-sections” - 取消”pack structs” 和 “short enums”.
AVR Compiler -> Language Standard	- 取消”char is unsigned” 和”bitfields are unsigned”。
AVR C/C++ Linker -> Libraries	- 在Library Path中添加之前拷贝的库文件所在目录，必须保证所用的库使用系统的CPU和时钟频率！ - 在Libraries中添加Arduino核心库文件，名称为原文件名去除lib头及.a后缀。比如文件名如果是libArduinoCore.a，此处则设置为ArduinoCore。 - 在Libraries中添加库m，可以保证不必要的麻烦
AVR C/C++ Linker -> General	- 设置Other Arguments 为 “-Wl,–gc-sections”

7. 编写程序源文件及编译

在eclipse中新建一个.c源文件，输入以下示例代码：

/*
 * main.c
 *
 *  Created on: 5 Aug 2014
 *      Author: a45
 */

/*
  Blink
  Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.

  This example code is in the public domain.
 */
#include "arduino.h"

// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:
int led = 13;

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);
}

// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);               // wait for a second
}

int main(void)
{
	init();
	setup();

	while (1)
	{
		loop();
	}

	return 0;

}

这里的程序结构和Arduino环境下开发略为不同，用户需要自己编写main函数，并将 loop() 以及 init() 包含进来。之后点击编译按钮进行编译，若编译过程中出现错误，请仔细对照之前的配置表格，确认配置是否一致。我的编译过程输出如下：

14:01:47 **** Build of configuration Release for project arduino ****
make all
Building file: ../main.c
Invoking: AVR Compiler
avr-gcc -I”C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\cores\arduino” -I”C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\variants\standard” -Wall -Os -ffunction-sections -fdata-sections -ffunction-sections -fdata-sections -std=gnu99 -mmcu=atmega328p -DF_CPU=16000000UL -MMD -MP -MF”main.d” -MT”main.d” -c -o “main.o” “../main.c”
Finished building: ../main.cBuilding target: arduino.elf
Invoking: AVR C Linker
avr-gcc -Wl,-Map,arduino.map -Wl,–gc-sections -L”F:\EclipseWorksCpp\arduino” -mmcu=atmega328p -o “arduino.elf” ./main.o -lArduinoUNOCore -lm
Finished building target: arduino.elf
Invoking: AVR Create Extended Listing
avr-objdump -h -S arduino.elf >”arduino.lss”
Finished building: arduino.lss
Create Flash image (ihex format)
avr-objcopy -R .eeprom -R .fuse -R .lock -R .signature -O ihex arduino.elf “arduino.hex”
Finished building: arduino.hex

Create eeprom image (ihex format)

avr-objcopy -j .eeprom –no-change-warnings –change-section-lma .eeprom=0 -O ihex arduino.elf “arduino.eep”

Finished building: arduino.eep

Invoking: Print Size

avr-size –format=avr –mcu=atmega328p arduino.elf

AVR Memory Usage

—————-

Device: atmega328p

Program: 1094 bytes (3.3% Full)

(.text + .data + .bootloader)

Data: 11 bytes (0.5% Full)

(.data + .bss + .noinit)

Finished building: sizedummy

14:01:49 Build Finished (took 1s.509ms)

8. 下载运行

编译成功后，点击工具栏中的AVR图标运行AVRDude进行程序下载。我在下载过程中的命令行输出截取如下：

Launching C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr\bin\avrdude -pm328p -carduino “-P\\.\COM12″ -b115200 -F -Uflash:w:arduino.hex:a “-CC:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr\etc\avrdude.conf”
Output:
avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructionsReading | ################################################## | 100% 0.00savrdude: Device signature = 0x1e950f
avrdude: NOTE: FLASH memory has been specified, an erase cycle will be performed
To disable this feature, specify the -D option.
avrdude: erasing chip
avrdude: reading input file “arduino.hex”
avrdude: input file arduino.hex auto detected as Intel Hex
avrdude: writing flash (1094 bytes):Writing | ################################################## | 100% 0.18savrdude: 1094 bytes of flash written
avrdude: verifying flash memory against arduino.hex:
avrdude: load data flash data from input file arduino.hex:

avrdude: input file arduino.hex auto detected as Intel Hex

avrdude: input file arduino.hex contains 1094 bytes

avrdude: reading on-chip flash data:

Reading | ################################################## | 100% 0.14s

avrdude: verifying …

avrdude: 1094 bytes of flash verified

avrdude done. Thank you.

avrdude finished

如果下载成功，将看见板载的LED不断闪烁。

至此Eclipse下Arduino开发的完整配置就完成了，虽然配置过程非常复杂，不过也算一劳永逸。Eclipse对于编辑、着色、函数索引、自动完成都有很好的支持，可以大大提高Arduino项目的开发速度。不过目前也有直接将开发配置以插件形式整合到Eclipse中的项目(http://www.baeyens.it/eclipse/)，不过看样子配置起来也十分麻烦，相信不久之后随着Arduino的不断应用，相关的IDE支持也会日渐成熟的。

参考资料

[1] arduino.cc, “Arduino Playground – Eclipse”, http://playground.arduino.cc/code/eclipse

[2] avr-eclipse, “Plugin Download”, http://avr-eclipse.sourceforge.net/wiki/index.php/Plugin_Download

[3] Francesco Rigoni , “Arduino development with Eclipse – A step by step tutorial to the basic setup”, http://horrorcoding.altervista.org/arduino-development-with-eclipse-a-step-by-step-tutorial-to-the-basic-setup/