軟件開發(fā)環(huán)境的搭建分為2個(gè)部分：

 

（1）Arduino 端軟件開發(fā)環(huán)境；

（2）NDS端軟件開發(fā)環(huán)境。

 

 

可以說搭建Arduino端開發(fā)環(huán)境幾乎沒有一點(diǎn)技術(shù)含量。只需要從Arduino官網(wǎng)站下載最新版（盡量不要使用beta版）軟件，然后在Windows或Mac OS的電腦上安裝即可使用，自帶IDE。而Linux版相對復(fù)雜一些，可以參考官方的Linux安裝文檔：Installing Arduino on Linux，這里不再詳述。

 

另外一點(diǎn)，由于設(shè)計(jì)方案中使用最小Arduino系統(tǒng)，上傳程序有兩種方案：

 

（1）使用另一塊無CPU的Arduino主板提供串口實(shí)現(xiàn)程序燒寫；

（2）使用一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口的線(帶FDTI芯片)實(shí)現(xiàn)程序燒寫，如圖1。

 

圖1. USB轉(zhuǎn)TTL串口線。

以上兩種方案任選其一即可。使用Arduino主板燒寫程序可以參考擴(kuò)展NDS掌機(jī)連接Arduino (1)--Arduino端最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 中的第三步。

 

NDS開發(fā)環(huán)境分為兩部分：（1）編譯環(huán)境；（2）調(diào)試環(huán)境。下面先講編譯環(huán)境的建立。

 

NDS開發(fā)使用開源開發(fā)套件：devkitPro。devkitPro分為好幾個(gè)部分，其中GBA，NDS，GP32都是基于ARM的CPU，因此都使用devkitARM子套件。然后再配套使用一些庫。

 

對于NDS開發(fā)必要安裝的如下：

（1）devkitARM：含gcc, g++, objcopy, as, ld, gdb等必要工具。

（2）ndstool：用于將NDS的ARM7和ARM9二進(jìn)制代碼進(jìn)行合并成一個(gè)可以運(yùn)行在NDS上的nds文件的工具。

 

選擇安裝的庫和工具如下：

（3）libnds：定義了各寄存器必要的宏和相關(guān)的常量以及大量實(shí)用的庫函數(shù)，一般開發(fā)都需要。

（6）libfat：FAT文件系統(tǒng)庫函數(shù)，支持各燒錄卡文件讀寫。

（10）general-tools：提供了幾個(gè)有用的工具：bin2s, bmp2bin, padbin, raw2c。

（11）dstools：提供r4denc這個(gè)工具。

（12）mmutil：提供mmutil這個(gè)工具，用于將 MOD, S3M, XM, IT, and/or WAV文件轉(zhuǎn)換成可以運(yùn)行用的GBA或NDS ROM。

（13）nds-examples：nds的很多例子程序，非常實(shí)用，可以對照自己寫。

 

 

安裝過程在不同操作系統(tǒng)上有明顯區(qū)別。如果在Windows上安裝，devkitPro提供了自動(dòng)安裝文件可自動(dòng)完成安裝。對于Linux和Mac OS X則需要手動(dòng)安裝，下面重點(diǎn)講解在這兩個(gè)系統(tǒng)上的安裝過程。安裝以上內(nèi)容，可以選擇編譯源碼安裝，也可以下載編譯好的二進(jìn)制文件手動(dòng)復(fù)制到相應(yīng)目錄內(nèi)完成安裝。我這里選擇編譯源碼安裝。

 

步驟一：首先下載以上11個(gè)內(nèi)容。除了devkitARM下載二進(jìn)制文件外，其余全下載源碼進(jìn)行編譯安裝。

在相應(yīng)目錄下創(chuàng)建devkitPro文件夾，并將解壓后的devkitARM文件夾拷到里面。例如我的Mac OS上創(chuàng)建的路徑如下：/Users/Vincent/Documents/OS_Dev/devkitPro/devkitARM。devkitARM文件夾內(nèi)的內(nèi)容如下圖：

 

圖2. devkitARM文件夾內(nèi)的內(nèi)容。

步驟二：設(shè)置環(huán)境變量。根據(jù)自己使用的操作系統(tǒng)編輯不同的文件：Linux在~/.bashrc文件，Mac OS X在~/.bash_profile文件（“.“開頭的是默認(rèn)隱藏文件，所以手工用命令行創(chuàng)建）中最后加入以下代碼（實(shí)際路徑按你自己來寫）：

 

#Set Variables for DEVKIT_PRO

export DEVKITPRO=/Users/Vincent/Documents/OS_Dev/devkitPro

export DEVKITARM=${DEVKITPRO}/devkitARM

保存后，重啟Terminal終端，路徑已經(jīng)完成設(shè)置。

 

步驟三：安裝libnds。將libnds庫源碼解壓到devkitPro文件夾內(nèi)，和devkitARM同級(jí)，即devkitPro文件夾內(nèi)有l(wèi)ibnds-src-x.x.x文件夾，其中x.x.x是版本號(hào)。進(jìn)入該文件夾運(yùn)行 make，以上步驟沒出錯(cuò)的話，稍等片刻libnds庫就編譯好了，然后運(yùn)行 make install 進(jìn)行安裝。安裝完成后會(huì)在devkitPro文件夾下創(chuàng)建libnds文件夾，相應(yīng)的.a庫文件被拷到這里。

步驟四：安裝各個(gè)庫。將2.1小節(jié)內(nèi)下載的（4）~（8）源代碼按步驟三的方式解壓，進(jìn)入子目錄，然后make, make install，完成安裝。因?yàn)檫@些庫依賴libnds，所以要確保libnds先安裝好。特別要注意一點(diǎn)是maxmod庫如果用make命令，會(huì)同時(shí)編譯NDS, GBA兩個(gè)板本，而要成功編譯GBA版本需要安裝libgba。如果只需要使用NDS版的maxmod庫，則需要執(zhí)行：make dist-nds， 然后執(zhí)行：make install-nds。細(xì)節(jié)可參考相應(yīng)的Makefile文件。

 

步驟五：安裝ndstool, dlditool, general-tools, dstools, mmutil，其中ndstool是必須的。按2.1小節(jié)內(nèi)下載的這些源碼按步驟三的方式解壓，進(jìn)入相應(yīng)子目錄，然后先運(yùn)行 .configure， 然后運(yùn)行 make, 最后運(yùn)行sudo make install，完成安裝。最后一步因?yàn)橐�安裝到系統(tǒng)文件夾路徑下，需要管理員權(quán)限，所以加sudo運(yùn)行。

 

步驟六：編譯nds-examples：按2.1小節(jié)內(nèi)下載的這些源碼按步驟三的方式解壓，進(jìn)入相應(yīng)子目錄，然后先運(yùn)行make。不出意外的話，所有例子程序就會(huì)編譯成功，在nds-examples-xxxxxxxx文件夾（xxxxxxxx是日期版本號(hào)）內(nèi)會(huì)多出一個(gè)bin子文件夾，里面是編譯出來的nds程序。如果有模擬器就可以運(yùn)行了。

 

至此，NDS的編譯環(huán)境安裝完成，下面講解相對復(fù)雜的調(diào)試環(huán)境。

 

NDS調(diào)試環(huán)境搭有幾種方案選擇：

 

（1）選擇任天堂官方開發(fā)套件：價(jià)格昂貴，個(gè)人幾乎不可能購買。

（2）使用no$gba debugger版模擬器：收費(fèi)，最便宜的$15的個(gè)人版功能有限，功能強(qiáng)大的企業(yè)版上千美元。而且只支持Windows系統(tǒng)。我用過個(gè)人版，調(diào)試過程是在no$gba軟件內(nèi)部進(jìn)行，非常不方便使用，不符合一般開發(fā)人員的使用習(xí)慣，而且功能實(shí)在有限。

（3）使用DeSmuME模擬器 + Insight。devkitPro提供編譯好的Insight，只支持Windows系統(tǒng)。

（4）使用DeSmuME模擬器 + GDB + DDD。這是我用過最習(xí)慣的最舒服的環(huán)境，而且支持Linux, Mac OS X系統(tǒng)。

 

主張開源，免費(fèi)的我，方案（1）和（2）直接淘汰。對于方案（3），因?yàn)镮nsight是內(nèi)部集成GDB調(diào)試器的，兩者不能獨(dú)立，而且在Linux和Mac OS X系統(tǒng)下Insight默認(rèn)使用的GDB是i386架構(gòu)的版本，讀者需要自行配置arm版本進(jìn)行重新編譯，這種捆綁形式對我不是很感冒。因此，本文推薦方案（4），一方面由于DDD體積小，和GDB獨(dú)立，另一方面這個(gè)方案擴(kuò)展性好。擴(kuò)展性很重要，以后如果3DS, PSV等掌機(jī)破解后，可開發(fā)自制程序，都可以使用這個(gè)方案進(jìn)行配置。

 

下面以Mac OS X系統(tǒng)上如何配置調(diào)試方案（4）進(jìn)行詳述。

DeSmuME是一款NDS模擬器，從玩游戲角度來說沒no$gba好，但對開發(fā)人員來說支持GDB調(diào)試接口。模擬器的Windows和Linux發(fā)行版直接集成了GDB stub接口，可直接使用。而且Mac OS X發(fā)行版默認(rèn)不支持GDB stub，因此需要自行編譯源碼來支持。這不是本文的目的，因此我這里直接采用國外一高手編譯好的版本來使用。Mac OS X上的具體編譯過程可以參考：Installing DeSmuME from source on OS X 這個(gè)官方教程。

 

使用DeSmuME調(diào)試功能，需要命令行帶參數(shù)執(zhí)行：

 

your_path/DeSmuME.app/Contents/MacOS/DeSmuME -arm9gdb 20000

 

兩點(diǎn)說明：

（1）Mac OS X的軟件實(shí)質(zhì)上都是.app文件夾，真正的可執(zhí)行程序在其Contents/MacOS/路徑下。因此，Windows版本和Linux版本無需前面部分，直接運(yùn)行your_path/DeSmuME -arm9gdb 20000。這里的your_path是你電腦上存放DeSmuME的路徑。

 

（2）這里的參數(shù)-arm9gdb 20000：前面的 -arm9gdb 是指啟動(dòng)arm9的代碼調(diào)試功能。20000是GDB遠(yuǎn)程調(diào)試的IP端口號(hào)，按約常規(guī)的方式不要使用0?1023這1024個(gè)保留端號(hào)口。因?yàn)镹DS有兩個(gè)CPU，如果要調(diào)試arm7部分的代碼，則使用-arm7gdb xxxx，即可。

 

按上面的命令行執(zhí)行后，模擬器就會(huì)啟動(dòng)，見圖3左。然后選擇菜單選擇相應(yīng)的需要調(diào)的.nds自制程序，加載后效果見圖3右。

 

               

圖3. 左：帶GDB調(diào)試功能啟動(dòng)模擬器。右：加載NDS可執(zhí)行文件后的模擬器。

 

圖3右，模擬器顯示白色，下方顯示"Executing"，這說明此時(shí)模擬器已準(zhǔn)備就緒，等待GDB調(diào)試器的遠(yuǎn)程連接，并接受GDB發(fā)來的命令進(jìn)行操作。至此，模擬器部分準(zhǔn)備工作就緒。

 

 

要使用GDB調(diào)試程序，首先被調(diào)試程序必須含有可調(diào)試信息。這要求在編譯程序源碼時(shí)必須添加 -g 命令行參數(shù)，如：

 

 

在devkitARM工具鏈中生成的二進(jìn)制文件中含有elf格式文件，后綴名也為.elf。這個(gè)elf文件就可以用來在GDB中進(jìn)行調(diào)試。執(zhí)行如下命令：

your_path/arm-none-eabi-gdb file_path/hello_world.elf

然后會(huì)進(jìn)入GDB命令行。因?yàn)槲覀兊某绦蛐枰�和DeSmuME配合調(diào)試，程序本質(zhì)上是在模擬器上運(yùn)行，因此，GDB需要和DeSmuME建立IP連接，所以在GDB命令行中輸入以下命令：

 

 

這條命令的原型為：target remote IP:port 。IP為需要被調(diào)試的目標(biāo)的IP地址，port為端號(hào)口。因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)（模擬器）也在本機(jī)上，因?yàn)镮P可以不寫，端口號(hào)一定要與模擬器運(yùn)行時(shí)的一致。執(zhí)行上述命令后，如果DeSmuME已經(jīng)按上述設(shè)置好，GDB就能成功連接上模擬器，顯示圖4內(nèi)容：

 

圖4. GDB成功連接上DeSmuME模擬器。

 

此時(shí)，可以輸入GDB命令控制模擬器，比如單步執(zhí)行(Step, Next)，執(zhí)行到下一個(gè)斷點(diǎn)(Continue)，顯示代碼(List)，設(shè)置斷點(diǎn)(Break)等等，具體可以參考GDB使用手冊。圖5為我讓顯示讓程序執(zhí)行到斷點(diǎn)（37行）時(shí)的模擬器和GDB調(diào)試窗口的截圖。

 

圖5. GDB命令行配合DeSmuME調(diào)試NDS程序的效果。

這個(gè)例子中我調(diào)試的程序使用以下代碼，并使用-g參數(shù)編譯：

 

安裝好DDD后，我們現(xiàn)在使用它來配合DeSmuME調(diào)試程序（而不是命令行的GDB）。安照2.3.1節(jié)DeSmuME準(zhǔn)備就緒后，運(yùn)行如下代碼啟動(dòng)DDD：

 

這里的

（1）第一個(gè)參數(shù)--debugger，指定后面的your_path/arm-none-eabi-gdb作為DDD的調(diào)試用GDB；

（2）第二個(gè)參數(shù)file_path/hello_world.elf為需要被調(diào)試的帶-g編譯出來的elf文件，這和2.3.2節(jié)一樣。

 

如果輸入沒有錯(cuò)誤，回車進(jìn)入DDD調(diào)試窗口，窗口下方是GDB命令行子窗口。在這個(gè)命令行子窗口內(nèi)同樣輸入以下命：

 

 

此時(shí)，DDD內(nèi)的GDB就能連接上模擬器，就可以進(jìn)行圖形化調(diào)試之旅了。圖6是調(diào)試過程載圖：

 

圖6. DDD正確配置好后調(diào)試NDS的效果。

 

至此，本篇主要內(nèi)容講完了。

 

后記：

 

（1）在OS X 10.9的系統(tǒng)中安裝Fink有點(diǎn)繁雜，但只要仔細(xì)按要求一步步操作就不會(huì)有問題。

（2）我在寫這篇博文時(shí)，用的OS X系統(tǒng)自帶的五筆中文輸入法，在按了caps lock鍵后可以轉(zhuǎn)換為英文輸文。但是在這樣的英文輸入狀態(tài)下，命令行啟動(dòng)DDD時(shí)，DDD下方的GDB子窗口輸入英文就會(huì)變成亂碼，即使這時(shí)把中文關(guān)了也會(huì)輸入亂碼。最后發(fā)現(xiàn)必需在命令行啟動(dòng)DDD時(shí)，輸放法狀態(tài)就得是標(biāo)準(zhǔn)英文輸入狀態(tài)。

（3）我一開始在DDD下方的GDB子窗口中不管輸入什么GDB命令都提示“waiting until GDB gets ready“錯(cuò)誤，后google之后發(fā)現(xiàn)這是DDD的一個(gè)bug，只要按照這篇文章DDD - Bugs: bug #32949, "waiting until GDB gets...，先關(guān)閉DDD，然后修改~/.ddd/init文件內(nèi)的一行：將set extended-prompt not set\n\ 改為 set extended-prompt (gdb) \n\  最后重啟DDD便可。

 

請待下篇....