[XWOS-BUILD]1.XWOS的编译系统

原创 已于 2022-03-21 01:33:52 修改 · 1.5k 阅读 · 0 ·
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#XWOS #XWBS

于 2022-03-16 19:54:13 首次发布
本文详细介绍了XWOS的构建系统，包括其支持的命令行编译、跨平台特性，Eclipse IDE支持，以及Android.mk风格的xwmo.mk设计。还涵盖了编译环境设置、工具链下载、构建流程和各种模块的编译选项。

介绍

XWOS的构建系统：

  • 支持纯命令行方式编译，可用于持续集成环境中，例如jenkins；
  • 目前可跨平台，同时在linux、Windows上运行；
  • 支持基于Eclipse的IDE：
    • NXP S32DS IDE
    • STM32CubeIDE
    • NXP MCUXpressoIDE
  • 为了方便集成第三方软件，XWOS参考了Android的构建系统的Android.mk设计出xwmo.mk。
  • 构建系统源码路径：xwbs

编译环境设置

xwtc

XWOS提供了各平台的gcc和llvm编译工具链，可从百度网盘下载：

linux

安装必要的工具
sudo dpkg-reconfigure dash # 选择“否”
sudo apt install build-essential
sudo apt-add-repository ppa:kelleyk/emacs
sudo apt-get update
sudo apt install emacs27 # 如果是服务器，安装emacs27-nox即可
工具链

XWOS的工具链可从百度网盘下载：

  • 路径：xwtc/linux
  • 解压命令：
# 注意带上选项p，否则解压后脚本可能丢失执行权限
tar xvfJp M.m.r~linux-x86_64.tar.xz
  • 文件列表
<安装路径>
├── 60-openocd.rules
├── 80-gdlink.rules
├── 81-daplink.rules
├── 安装说明.md
├── install.sh
├── xwtc
│   ├── armgcc
│   ├── armllvm
│   ├── openocd
│   ├── ppcvlegcc
│   ├── riscvgcc
│   └── xwtcwd
└── xwtc.sh
  • 安装：参考安装说明.md

windows

工具链

XWOS的工具链可从百度网盘下载：

  • 路径：xwtc/windows
  • 文件列表
<安装路径>
├── 安装说明.md
└── xwtc
    ├── armgcc
    ├── armllvm
    └── xwtcwd
  • 安装：参考安装说明.md

编译器

XWOS对不同SOC的编译器支持情况不同，主要取决于上游以及官方的支持情况：

  • ARM-M

    • SOC
      • STM32
      • NXP S32K
      • I.MX.RT
      • GD32
    • 工具链
      • gcc
        • std: gnu11
        • libc: newlib
      • g++
        • std: gnu++17
        • C++STL: libstdc++, libsupc++
      • llvm(clang)
        • std: gnu11
        • libc: newlib
      • llvm(clang++)
        • std: gnu++14
        • C++STL: libc++.a, libc++abi.a

  • 芯莱RISC-V

    • SOC
      • GD32V
    • 工具链
      • gcc
        • std: gnu11
        • libc: newlib
      • g++
        • std: gnu++17
        • C++STL: libstdc++, libsupc++
      • llvm

  • PowerPC

    • SOC
      • MPC560x
    • 工具链
      • gcc
        • std: gnu11
        • libc: newlib
      • g++
      • llvm

构建流程
make
生成配置
编译arch.a
编译cpu.a
编译soc.a
编译brd.a
编译XWOS内核
编译中间件模块
编译设备模块
编译电路板模块
编译第三方软件模块
编译应用模块
编译OEM模块
链接ELF文件
生成bin文件

开始

XWOS的构建是从电路板目录下执行命令make开始的，以$(XuanWuOS_BRD_DIR)代表此目录。
执行make时，可传递参数：

  • WKSPC=output-dir：配置输出文件的路径，可为相对路径，也可为绝对路径，
    默认路径为$(XuanWuOS_BRD_DIR)/wkspc，后续用$(XuanWuOS_WKSPC_DIR)表示；
  • XWOS=topdir：配置XWOS的根路径，默认为../..；
  • TARGET=target：配置输出文件的前缀，默认为XWOS。

生成配置

构建系统调用脚本xwbs/util/el/mkcfg.el处理$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg下的所有配置文件，
将它们转化成三个文件：

  • $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/XuanWuOS.cfg，makefile环境变量，之后被makefile引入。
    • 其中包含一些关键的路径信息，不同的SOC通过这些路径找到各自的编译配置：
      • $(XuanWuOS_ARCH_DIR)：架构相关的源码路径；
      • $(XuanWuOS_CPU_DIR)：CPU相关的源码路径；
      • $(XuanWuOS_SOC_DIR)：SOC相关的源码路径；
      • $(XuanWuOS_BRD_DIR)：电路板相关的源码路径，此路经也是最开始执行make的地方；
      • $(XuanWuOS_BM_DIR)：电路板相关的玄武模块路径；
      • $(XuanWuOS_OEM_DIR)：OEM相关的玄武模块路径，通常为私有代码；
      • $(XuanWuOS_OBJ_DIR)：$(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/obj，编译输出的目录；
  • $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/autogen.h，自动生成的头文件，被顶级头文件xwos/standard.h包含
  • $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/env.rc，shell环境变量脚本，可通过source命令引入这个文件，
    使得辅助功能生效。

编译arch.a

构建系统会根据编译规则$(XuanWuOS_ARCH_DIR)/arch.mk编译
架构描述层(Arch Description Layer)的源码，
并输出静态库$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/$(XuanWuOS_ARCH_DIR)/arch.a。

编译cpu.a

构建系统会根据编译规则$(XuanWuOS_CPU_DIR)/arch.mk编译
CPU描述层(CPU Description Layer)的源码，
并输出静态库$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/$(XuanWuOS_CPU_DIR)/cpu.a。

编译soc.a

构建系统会根据编译规则$(XuanWuOS_SOC_DIR)/soc.mk编译
SOC描述层(SOC Description Layer)的源码，
并输出静态库$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/$(XuanWuOS_SOC_DIR)/soc.a。

编译brd.a

构建系统会根据编译规则$(XuanWuOS_BRD_DIR)/brd.mk编译
电路板描述层(Board Description Layer)的源码，
并输出静态库$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/$(XuanWuOS_BRD_DIR)/brd.a。

编译XWOS内核

构建系统会根据编译规则xwos/xwos.mk编译XWOS内核的源码，
并输出静态库$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/$(XuanWuOS_XWOS_DIR)/xwos.a。

编译中间件模块

  • 构建系统会递归扫描xwmd/文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwmd.h中都有一个编译开关的宏定义：

编译设备模块

  • 构建系统会递归扫描xwcd/文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwcd.h中都有一个编译开关的宏定义：

编译电路板模块

  • 构建系统会递归扫描$(XuanWuOS_BM_DIR)文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/board.h中都有一个编译开关的宏定义：

编译第三方软件模块

  • 构建系统会递归扫描xwem/文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwem.h中都有一个编译开关的宏定义：

编译应用模块

  • 构建系统会递归扫描xwam/文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwam.h中都有一个编译开关的宏定义：

编译OEM模块

  • OEM文件夹路径由位于配置文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/XuanWuOS.h中的
    配置XuanWuOS_CFG_OEMPATH指定：
    • 可以是相对于$(XuanWuOS_BRD_DIR)的相对路径；
    • 可以是绝对路径；
    • 路径可指向XWOS根目录之外。
    • 配置工具xwbs/util/el/mkcfg.el会根据此配置生成变量$(XuanWuOS_OEM_DIR)；
  • 构建系统会递归扫描$(XuanWuOS_OEM_DIR)文件夹以及子文件下的所有xwmo.mk文件，生成模块列表，
    依次将它们编译成.a静态库，输出到$(XuanWuOS_OBJ_DIR)/oem目录下。
  • 每个xwmo.mk文件代表了一个模块，构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
    其中定义了的参数：源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。
  • 每个中间件模块在$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/oem.h中都有一个编译开关的宏定义：

链接ELF文件

构建系统最终会将以上生成的所有.a静态库链接成XWOS.elf文件，
连接脚本由位于配置文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/XuanWuOS.h中的XuanWuOS_CFG_LDSCRIPT指定。

生成bin文件

构建系统会将XWOS.elf文件转换成**.bin文件以及.hex**文件。

构建选项

~V
  • 作用：输出完整的编译过程。
  • 取值：
    • 1: 开启选项
    • 0: 关闭选项（默认值）
  • 用法：
make ~V=1
~D
  • 作用：优化编译，输出体积较小的二进制，但不利于调试。
  • 取值：
    • 1: 开启选项（默认值）
    • 0: 关闭选项
  • 用法：
make ~D=0
WKSPC=output-dir
  • 作用：配置输出文件的路径，可为相对路径，也可为绝对路径，默认路径为$(XuanWuOS_BRD_DIR)/wkspc。
XWOS=topdir
  • 作用：配置XWOS的根路径，默认为../..。
TARGET=target
  • 作用：配置输出文件的前缀，默认为XWOS。

玄武模块

XWOS的设备模块、中间件模块、第三方软件模块、电路板模块、以及OEM模块，
都是使用xwmo.mk来描述编译规则的，将它们统一称为玄武模块(XWMO)。

每个xwmo.mk文件代表了一个模块，其原理类似于Android系统中的Android.mk。
构建系统会另启一个子进程make对其进行编译，
其中源代码列表、附加编译选项、头文件路径等对每个编译模块的子进程都是相互独立。

示例，xwam/example/cxx的xwmo.mk：

include $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/XuanWuOS.cfg              # 包含环境变量
include $(XWBS_UTIL_MK_XWMO)                            # 包含一些辅助的Makefile函数

XWMO_CSRCS := mif.c                                     # 指定C源文件
XWMO_CFLAGS :=                                          # 指定附加的C编译选项

XWMO_CXXSRCS := task.cxx                                # 指定C++源文件
XWMO_CXXSRCS += test/literal.cxx test/vector.cxx        # 增加C++源文件
XWMO_CXXFLAGS := -Wno-unused-value                      # C++编译选项

XWMO_CXXFLAGS_llvm += -Wno-error=gnu-string-literal-operator-template # 当编译器为llvm时一增加的C++编译选项

XWMO_INCDIRS := $(call getXwmoDir)                      # 指定附加的头文件搜索路径，其中使用函数getXwmoDir获得当前xwmo的路径
include xwbs/$(XuanWuOS_CFG_XWMO_MK)                    # 引用编译Makefile执行编译

模块路径命名规则

由于模块路径需要对应于C语言中的一个宏定义作为编译开关，
因此模块路径需要符合C语言标识符的规则，但可以包含几个特殊符号：

  • 路径各级目录命名要符合C语言命名规则；
  • 路径中每级目录以/隔开；
  • 路径中可包含.，但不能出现../和./；
  • 路径中可包含-；

模块编译开关的命名规则

模块必须要有一个与路径对应的宏开关，并被配置为1，才能被编译：

  • 模块路径只需要转换相对路径部分：
    • 中间件模块：取xwmd/（不含）之后的路径；
    • 设备驱动模块：取xwcd/（不含）之后的路径；
    • 电路板模块：取$(XuanWuOS_BRD_DIR)/bm/（不含）之后的路径；
    • 第三方软件模块：取xwem/（不含）之后的路径；
    • 应用模块：取xwam/（不含）之后的路径；
    • OEM模块：取OEM文件夹/（不含）之后的路径。
  • 路径中的_，需要两个_来表示；
  • 路径中的/被转换成_；
  • 路径中的.被转换成_；
  • 路径中的-被转换成_；
  • 增加前缀：
    • 中间件模块：XWMDCFG
    • 设备模块：XWCDCFG
    • 电路板模块：BMCFG
    • 第三方软件模块：XWEMCFG
    • 应用模块：XWAMCFG
    • OEM模块：OEMCFG
  • 示例：
    • 中间件模块：xwmd/isc/xwpcp–> XWMDCFG_isc_xwpcp；
    • 设备驱动模块：xwcd/perpheral/ds/i2c/eeprom–> *XWCDCFG_perpheral_ds_i2c_eeprom；
    • 电路板模块：xwbd/WeActMiniStm32H750/bm/stm32_cube–> BMCFG_stm32__cube；
    • 第三方软件模块：xwem/vm/l__u_a-5.4.4–> XWEMCFG_vm_l____u__a_5_4_4；
    • 应用模块：xwam/example/cxx–> XWAMCFG_example_cxx；
    • OEM模块：oem/app–> OEMCFG_app；
  • 可以借助辅助功能中的xwmc命令生成编译开关的宏标识符。

增加模块

  1. 中间件模块
    • 模块位于xwmd/目录中；
    • 宏编译开关位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwmd.h，
      定义为1表示编译模块。
  2. 设备驱动模块
    • 模块位于xwcd/目录中；
    • 宏编译开关位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwcd.h，
      定义为1表示编译模块。
  3. 电路板模块
    • 模块位于$(XuanWuOS_BRD_DIR)/bm/目录中；
    • 宏编译开关位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/board.h，
      定义为1表示编译模块。
  4. 第三方软件模块
    • 模块位于xwem/目录中；
    • 宏编译开位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwem.h，
      定义为1表示编译模块。
  5. 应用模块
    • 模块位于xwam/目录中；
    • 宏编译开关位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/xwam.h，
      定义为1表示编译模块。
  6. OEM模块
    • 模块位于OEM文件夹内；
    • 宏编译开关位于文件$(XuanWuOS_BRD_DIR)/cfg/oem.h，
      定义为1表示编译模块。

xwmo.mk模板

C/C++
include $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/XuanWuOS.cfg    # 包含配置文件
include $(XWBS_UTIL_MK_XWMO)                  # 包含一些预定义Makefile函数
XWMO_CSRCS :=                                 # C源文件
XWMO_CSRCS_gcc :=                             # 只对gcc起作用的C源文件
XWMO_CSRCS_llvm :=                            # 只对llvm起作用的C源文件
XWMO_CFLAGS :=                                # C编译选项
XWMO_CFLAGS_gcc :=                            # 只对gcc起作用的C编译选项
XWMO_CFLAGS_llvm :=                           # 只对llvm起作用的C编译选项
XWMO_CXXSRCS :=                               # C++源文件
XWMO_CXXSRCS_gcc :=                           # 只对gcc起作用的C++源文件
XWMO_CXXSRCS_llvm :=                          # 只对llvm起作用的C++源文件
XWMO_CXXFLAGS :=                              # C++编译选项
XWMO_CXXFLAGS_gcc :=                          # 只对gcc起作用的C++编译选项
XWMO_CXXFLAGS_llvm :=                         # 只对llvm起作用的C++编译选项
XWMO_INCDIRS := $(call getXwmoDir)            # 获取模块路径并附加到头文件搜索路径
XWMO_INCDIRS_gcc := $(call getXwmoDir)        # 获取模块路径并附加到gcc头文件搜索路径
XWMO_INCDIRS_llvm := $(call getXwmoDir)       # 获取模块路径并附加到llvm头文件搜索路径
XWMO_LUASRCS :=                               # 转换为C语言数组的Lua脚本源文件
include xwbs/$(XuanWuOS_CFG_XWMO_MK)          # 引用编译Makefile执行编译
RUST模块
include $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/XuanWuOS.cfg    # 包含配置文件
include $(XWBS_UTIL_MK_XWMO)                  # 包含一些预定义Makefile函数
include xwbs/$(XuanWuOS_CFG_XWMO_RUST_MK)     # 引用编译Makefile执行编译
预编译模块
include $(XuanWuOS_WKSPC_DIR)/XuanWuOS.cfg    # 包含配置文件
include $(XWBS_UTIL_MK_XWMO)                  # 包含一些预定义Makefile函数
XWMO_PREBUILT :=                              # 预先编译好的.a文件
include xwbs/$(XuanWuOS_CFG_XWMO_PREBUILT_MK) # 引用编译Makefile执行编译

辅助功能

为了方便开发，XWOS定义了一些与模块编译相关的辅助命令。

初始化环境

source xwbd/WeActMiniStm32H750/env.sh # 以电路板WeActMiniStm32H750为例

命令

  • xwmc
    • 功能：获取模块编译开关的C语言宏标识符。
    • 用法举例：
cd ${XWOS_PATH}/xwem/vm/lua # 进入到vm/lua模块中
xwmc
> XWEMCFG_vm_lua # 输出结果
  • xwmn
    • 功能：获取模块的**.a**文件名。
    • 用法举例：
cd ${XWOS_PATH}/xwem/vm/lua # 进入到vm/lua模块中
xwmn
> xwem_vm_lua.a # 输出
  • xwm
    • 功能：编译整个XWOS工程，类似Android的m命令。
    • 用法：xwm [选项] [目标]
    • 选项 -B：全部重新编译一次
    • 目标：make的目标
    • 用法举例：
xwm # 编译整个工程
xwm c # 清理
xwm d # 侧底清理
  • xwmm
    • 功能：单独编译模块，类似Android的mm命令，使用当前路径作为模块的路径。
    • 选项 -B：全部重新编译一次
    • 用法举例：
cd ${XWOS_PATH}/xwem/vm/lua # 进入到vm/lua模块中
xwmm
  • xwmmm
    • 功能：单独编译模块，类似Android的mmm命令，需要指定模块的路径。
    • 选项 -B：全部重新编译一次
    • 用法举例：
xwmmm xwem/vm/lua

  • xwcroot

    • 功能：切换到XWOS的根目录，类似Android的croot命令。

  • xwcbd

    • 功能：切换到电路板目录。
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