vesperW · 1月12日

从 Arm® Compiler 5 迁移到 Arm® Compiler 6

在开始之前,建议先备份你的工程代码。

迁移条件

要使用 ARM Compiler 6,建议MDK的版本至少为:

MDK版本5.23或更高版本
MDK版本5.23提供两个编译器,分别是 ARM Compiler 5.06 和 ARM Compiler 6.6。
软件包也需要支持 ARM Compiler 6,以下是支持 ARM Compiler 6 的最低软件包版本:
Keil MDK-Middleware包: 版本7.4.0及以上
Keil ARM Compiler Support 包: 版本1.3.0及以上
ARM CMSIS 包: 版本5.0.1及以上

切换编译器

使用MDK打开工程。
选择 Project - Options for Target from the menu。
点击 Target 选项卡,找到 ARM Compiler: 下拉列表。
设置ARM编译器为 Version 6 。
点击 OK 键确认更改。
切换后的ARM Compiler 6所有设置都为默认值。

设置警告级别

ARM Compiler 6 提供的警告级别比 ARM Compiler 5 多,如果你习惯 ARM Compiler 5 的警告级别,选择AC5-like Wamings。
可以通过在参数前面加上-Wno-来禁用特定诊断组的警告。
例如,通过选项-Wno-missing-noreturn禁用了–Wmissing-noreturn。
Misc Controls
在迁移的第一步中,建议将级别切换为“无警告”。 这将使您可以专注于错误消息。
解决所有错误信息后,选择AC5-like Wamings,设置-Wno-invalid-source-encoding选项:禁用源代码编码检测,因为LCD和打印信息有中文,编译器认为这些是无效编码。
如果想测试下代码是否规范,可以选择All wamings。

设置优化级别

选择-Os babanced级别,平衡代码大小和性能。
如果想代码执行速度快,可以选择-O2、-O3、-Ofast级别,优化性能(速度),优化依次提升,但生成的代码大小可能会变大。
如果想减少代码大小,可以选择-Os babanced、-Oz image size级别,代码大小优化依次提升。
比如我的工程,使用-Oz image size级别编译出的code大小为103026、使用-Os babanced级别编译出的code大小为115848字节、使用-O3级别编译出的code大小为160536。差别很大。
-O0级别没有做任何优化。注意ARM Compiler 5的-O0实际上是有优化的,所以ARM Compiler 6的-O1级别与ARM Compiler 5的-O0级别最为相似,都可以获取良好的调试体验,在调试阶段可以选用。

不兼容的语言扩展

主要是代码中的__align(x)、__packed、__weak等编译器扩展语言。解决方法是使用CMSIS定义的相关宏。

1.替换CMSIS头文件,这里使用的是5.6.0版本的CMSIS。
如果安装了较新的Keil,可以在路径.\Keil_v5\ARM\PACK\ARM\CMSIS目录中找到合适的CMSIS版本。
将.\Keil_v5\ARM\PACK\ARM\CMSIS\5.6.0\CMSIS\Core\Include内的文件替换到工程code_cm3.h所在的文件夹。
2.修改lwip协议栈的cc.h文件,因为lwip使用到了编译器的扩展语言,比如取消结构体的对齐优化、指定变量对齐方式等,这些扩展语言 ARM Compiler 5 和 ARM Compiler 6 并不相同。
在cc.h文件中引用CMSIS提供的cmsis_compiler.h文件,然后修改结构体封装与对齐宏代码为:

/* Arm Compiler 4/5 */
#if   defined ( __CC_ARM )
    #define PACK_STRUCT_BEGIN __packed
    #define PACK_STRUCT_STRUCT
    #define PACK_STRUCT_END
    #define PACK_STRUCT_FIELD(fld) fld
    #define ALIGNED(n)  __ALIGNED(n)

  /* Arm Compiler above 6.10.1 (armclang) */
#elif defined (__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6100100)
    #define PACK_STRUCT_BEGIN
    #define PACK_STRUCT_STRUCT __PACKED
    #define PACK_STRUCT_END
    #define PACK_STRUCT_FIELD(fld) fld
    #define ALIGNED(n)  __ALIGNED(n)

/* GNU Compiler */
#elif defined ( __GNUC__ )
    #define PACK_STRUCT_BEGIN
    #define PACK_STRUCT_STRUCT __PACKED
    #define PACK_STRUCT_END
    #define PACK_STRUCT_FIELD(fld) fld
    #define ALIGNED(n)  __ALIGNED(n)
    
#else
    #error "Unsupported compiler"
#endif

3.程序中使用了__packed、__align(n)、__inline、__weak的地方分别用CMSIS提供的宏__PACKED、__ALIGNED(n)、__INLINE、__WEAK代替。

注意__packed和__attribute__((packed))的使用区别:

ARM Compiler 5 使用__packed:

typedef __packed struct
{
    char x;           
    int y;
} X; 

ARM Compiler 6 使用__attribute__((packed)):

typedef struct __attribute__((packed))
{
    char x;                   
    int y;
} X; 

4.如果使用ARM Compiler 5 时习惯使用typedef __packed struct {}X;句法,推荐改为CMSIS提供的宏句法:typedef __PACKED_STRUCT {}X;
当使用ARM Compiler 5 时会自动扩展为:typedef __packed struct {}X;
当使用ARM Compiler 6 时会自动扩展为:typedef struct __attribute__((packed)) {}X;
5.如果使用内联函数建议按照以下格式:

__STATIC_INLINE func_name(arg)
{
    //函数体
}

防止ARM Compiler 6在-O0、-O1级别设置下,链接时出现未定义符号的错误。(在这种优化级别下__INLINE可能并不会内联)

不兼容的语言扩展总结如下:

image.png
image.png
image.png

提示:可以使用uVision IDE的查找功能来查找上述关键字,然后做迁移处理。

内嵌汇编

ARM Compiler 6 完全改变了处理汇编代码的策略。
汇编语法现在兼容GNU风格而不是ARM风格。 汇编也是由C编译器完成, 无需单独的汇编器。
FreeRTOS的移植层由..\FreeRTOS\Source\portable\RVDS\ARM_CM3目录下的port.c和portmacro.h文件改为..\FreeRTOS\Source\portable\GCC\ARM_CM3目录下的port.c和portmacro.h文件。
这是因为这两个文件会涉及内嵌汇编。
自定义的内嵌汇编函数。

ARM Compiler 5:

__asm  uint32_t __get_flash_base(void) 
{
   IMPORT |Image$$ER_IROM1$$RO$$Base|;
    
    ldr r0,=|Image$$ER_IROM1$$RO$$Base|;
    bx lr;
}

ARM Compiler 6:(看了下帮助手册,也可以不使用汇编)

uint32_t get_flash_base(void)
{
    extern uint32_t Image$$ER_IROM1$$RO$$Base;
    
    return (uint32_t)&Image$$ER_IROM1$$RO$$Base;
}

语法更严格
比如某个函数之前要对外开放,.c和.h中定义和声明都相同。后来在.c文件中将该函数定义为本地函数,使用static修饰,但.h中忘记删除也没有做相应修改。这种情况下,ARM Compiler 5 不会报错,ARM Compiler 6 会报错:

../file_name.c(10): error: static declaration of 'func_name' follows non-static declaration

2.如下代码:

for(i=0; i<0x7E-0x20; i++)

ARM Compiler 5 不会报错,ARM Compiler 6 会报错:

../file_name.c(332): error: invalid suffix '-0x20' on integer constant

需要将代码改为:

for(i=0; i<0x7E - 0x20; i++)

优化问题

以下代码在 ARM Compiler 5 中,正常执行,但在 ARM Compiler 6 中,只要不是-O0级别,整个函数因为空循环问题,都被优化掉。也就是延时没有起作用。

void delay_us (uint32_t ul_time)
{
    ul_time *= 30; 
    while(--ul_time != 0);
}

所以当升级到 ARM Compiler 6 出现使用软延时的外设不工作,比如软件IIC出错、软件SPI出错、LCD黑屏等问题,可以检查是否有类似的代码。

需要改成:

void delay_us (uint32_t ul_time)
{
    ul_time *= 30; 
    while(--ul_time != 0)
        __nop();
}

Keil编译器保证__nop()必定会插入一个NOP指令,在这里可以阻止编译器优化。当然,延时的初始值也要做相应的调整。

编译时间和大小

-O0:Program Size: Code=200360 RO-data=20576 RW-data=96 ZI-data=76316
Build Time Elapsed: 00:00:25
-O1:Program Size: Code=119328 RO-data=16824 RW-data=96 ZI-data=76300
Build Time Elapsed: 00:00:25
-O2:Program Size: Code=153340 RO-data=17100 RW-data=96 ZI-data=76300
Build Time Elapsed: 00:00:26
-O3:Program Size: Code=162292 RO-data=17040 RW-data=96 ZI-data=76308
Build Time Elapsed: 00:00:27
-Ofast:Program Size: Code=161896 RO-data=17040 RW-data=96 ZI-data=76308
Build Time Elapsed: 00:00:26
-Os balanced:Program Size: Code=115628 RO-data=17048 RW-data=96 ZI-data=76300
Build Time Elapsed: 00:00:28
-Oz image size:Program Size: Code=103784 RO-data=17020 RW-data=96 ZI-data=76308
Build Time Elapsed: 00:00:25
-Oz image size LTO:Program Size: Code=85888 RO-data=17064 RW-data=40 ZI-data=75960
Build Time Elapsed: 00:00:32
与Compiler 5 对比(我的程序-可能不具有一般性):
-O2:Program Size: Code=94232 RO-data=16736 RW-data=540 ZI-data=75640
Build Time Elapsed: 00:00:16

参考文档

《Arm® Compiler Migration and Compatibility Guide》(内容详细)
《Migrate ARM Compiler 5 to ARM Compiler 6》 (AN298)

作者:zhzht19861011
原文链接:https://freertos.blog.csdn.net/article/details/109803651
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