開(kāi)源SDCC編譯器（一）--基本介紹

ID:351097 · 發(fā)表于 2020-6-14 22:11

本帖最后由沒(méi)有你于 2020-6-21 14:28 編輯

開(kāi)發(fā)STC單片機(jī)最常用的平臺(tái)是keil，也可以用IAR for 8051，但是這兩種平臺(tái)都只能在Windows平臺(tái)上開(kāi)發(fā)。如果要跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)STC單片機(jī)的話，比如windows、linux和MacOS，甚至在樹(shù)莓派上，那么可以使用SDCC編譯器。SDCC的特點(diǎn)是免費(fèi)、開(kāi)源和跨平臺(tái)，這個(gè)是keil和IAR沒(méi)法比的。網(wǎng)上對(duì)SDCC的資料總結(jié)不是很詳細(xì)，沒(méi)有提供一個(gè)完整的makefile模板。有一款開(kāi)源下載工具stcflash可以燒錄STC單片機(jī)，因?yàn)閟tcflash是用python實(shí)現(xiàn)的，所以很容易做到跨平臺(tái)。不過(guò)，原作者已經(jīng)多年未更新stcflash了，導(dǎo)致stcflash也只支持一些古董級(jí)別類似STC89C51類的單片機(jī)的燒錄。我在此基礎(chǔ)上添加了對(duì)STC8全系列（STC8A、STC8F、STC8H、STC8G、STC8C）、STC15系列的型號(hào)識(shí)別和燒錄支持。下圖是在vscode終端用stcflash燒錄STC8A8K64S4A12的過(guò)程：

下圖是在樹(shù)莓派4B上對(duì)STC8H8K64U的燒錄過(guò)程：

這樣，無(wú)論在windows、linux，MacOS還是樹(shù)莓派，只要有安裝python環(huán)境，都可以正常燒錄STC新系列的單片機(jī)了。編輯代碼可以采用VScode，VScode擁有強(qiáng)大的插件支持，堪稱宇宙第一編輯器。VScode的特點(diǎn)也是免費(fèi)、開(kāi)源和跨平臺(tái)。組合VScode+SDCC+stcflash，都是免費(fèi)、開(kāi)源和跨平臺(tái)，解決了代碼的編輯、編譯和下載的問(wèn)題。本次對(duì)SDCC的介紹分為三部分，第一部分是SDCC的介紹，第二部分是提供一個(gè)工程模板和Makefile的實(shí)例，第三部分是使用改進(jìn)開(kāi)源stcflash對(duì)STC8系列單片機(jī)的燒錄。下面是第一部分的內(nèi)容。
一、SDCC簡(jiǎn)介
　　SDCC是一款免費(fèi)開(kāi)源的編譯器，它支持標(biāo)準(zhǔn)（ANSI C89 / ISO C90，ISO C99，ISO C11 /ISO C17）C編譯。SDCC是由Sandeep Dutta為8位單片機(jī)設(shè)計(jì)的編譯器，支持MCS51(8051,8052,8031,8032等)、STM8、PIC、DS80C390，HC08，Z80等十幾種架構(gòu)的單片機(jī)的編譯。SDCC還是一款跨平臺(tái)的編譯器，支持windows、linux和Mac OS，同一個(gè)代碼工程可以在不同平臺(tái)編譯和調(diào)試。
二、SDCC組成
　　SDCC主要由可執(zhí)行文件和庫(kù)組成，其中，可執(zhí)行文件由如下構(gòu)成：

1、sdcc compiler
這個(gè)是編譯器，可以單純編譯代碼，但是沒(méi)有對(duì)生成文件進(jìn)行鏈接
　　2、sdcpp prepocessor
　　這個(gè)是預(yù)處理器，可以對(duì)頭文件和相關(guān)宏進(jìn)行預(yù)處理
　　3、sdas assemblers and sdld linker
這個(gè)是匯編語(yǔ)言處理器和鏈接器，可以編譯匯編語(yǔ)言，并且鏈接所有的生成文件，生成ihx格式的燒錄文件。
　　4、sdbinutils utilties（sdar，sdranlib，sdnm，sdobjcopy）
　　這個(gè)主要是由GUN Binutils分離出來(lái)的，比如可以用sdobject進(jìn)行反匯編。
　　5、ucsim simulator
這是軟件仿真器
　　6、sdcdb debugger
　　這個(gè)是代碼調(diào)試器
　　7、Packihx
這個(gè)工具可以把ihx后綴的文件轉(zhuǎn)換成hex后綴的文件
　　8、makebin
　　這個(gè)工具可以將ihx文件轉(zhuǎn)換成bin文件
　　9、SDCC run-time libraries

復(fù)制代碼

　　庫(kù)由如下構(gòu)成：

　1、dbuf library
　　2、Boost C++ libraries

復(fù)制代碼

三、SDCC支持的基本數(shù)據(jù)類型
　　SDCC支持多種數(shù)據(jù)類型，如下圖所示：

編譯器也允許在函數(shù)的任何地方內(nèi)聯(lián)匯編代碼，另外，也可以調(diào)用在匯編中開(kāi)發(fā)的例程。

四、SDCC的下載和安裝

1、源碼安裝

SDCC源碼和二進(jìn)制文件包可以在到http://sdcc.sourceforge.net/snap.php#Source下載。

如果想要自己編譯的話，可以直接下載源碼編譯安裝。官方給源碼，主要是為了兼容多個(gè)平臺(tái)，比如x86、ARM v6和ARM v8等。只要在對(duì)應(yīng)平臺(tái)編譯源碼，就能產(chǎn)生相應(yīng)的可執(zhí)行二進(jìn)制文件。

對(duì)linux而言，源碼的安裝包括三個(gè)步驟：配置（configure）、編譯（make）和安裝（make install）。configure文件是一個(gè)可執(zhí)行的腳本文件，它有很多選項(xiàng)，在待安裝的源碼目錄下使用命令./configure –help可以輸出詳細(xì)的選項(xiàng)列表。其中--prefix選項(xiàng)是配置安裝目錄，如果不配置該選項(xiàng)，安裝后可執(zhí)行文件默認(rèn)放在/usr /local/bin，庫(kù)文件默認(rèn)放在/usr/local/lib，配置文件默認(rèn)放在/usr/local/etc，其它的資源文件放在/usr /local/share�？梢酝ㄟ^(guò)./configure --prefix=目錄，來(lái)指定安裝的路徑。

以Ubuntu16.4為例，下載源碼后解壓，然后進(jìn)入源碼目錄，打開(kāi)終端輸入

./configure --disable-pic14-port --disable-pic16-port --prefix=/opt/SDCC/

復(fù)制代碼

這時(shí)configure文件會(huì)檢測(cè)系統(tǒng)是否符合安裝的條件,可能會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤：

1、缺少bison
configure: error: Cannot find required program bison
解決方法：sudo apt-get install flex bison
2、找不到找不到adjacency_list.hpp
configure: error: boost library not found (boost/graph/adjacency_list.hpp).
解決方法：sudo apt-get install libboost-date-time-dev libboost-program-options-dev libboost-system-dev libboost-filesystem-dev libboost-iostreams-dev
3、沒(méi)有PIC14、PIC16設(shè)備
failed for device/lib/pic14
解決方法：./configure --disable-pic14-port --disable-pic16-port

復(fù)制代碼

如果條件符合，再輸入：make，即可編譯源碼。編譯源碼的過(guò)程中，可能出現(xiàn)：

1、fatal error: zlib.h:
解決方法： sudo apt-get install zlib1g-dev

復(fù)制代碼

等待編譯完成后，輸入：sudo make install，即可安裝SDCC到Ubuntu中，而且安裝目錄就在指定的/usr/SDCC。

如果是自己指定的目錄，需要手動(dòng)添加環(huán)境變量，按照本例子，輸入：

vi /etc/profile

復(fù)制代碼

在最后添加

export PATH=/opt/SDCC/bin:$PATH

復(fù)制代碼

然后再執(zhí)行

source profile

復(fù)制代碼

使之生效。

卸載SDCC也比較簡(jiǎn)單，如果是按照上面的那種，直接刪除/usr/SDCC文件夾即可。如果沒(méi)有指定prefix，也可以在源碼目錄輸入

sudo make uninstall

復(fù)制代碼

（可能有些源碼不帶uninstall），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載程序。

　　2、二進(jìn)制文件包安裝

　　如果想方便的話，可以直接下載官方對(duì)應(yīng)各個(gè)平臺(tái)編譯好的二進(jìn)制文件包，注意根據(jù)不同平臺(tái)的選擇下載對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制文件。比如window系統(tǒng)，是下載exe后綴的文件，還有注意32位系統(tǒng)還是64位系統(tǒng)。Linux平臺(tái)的話，比如Ubuntu，可以在終端輸入：sudo apt-get install sdcc，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)下載安裝SDCC及其組件。不過(guò)，這種方式安裝的SDCC可能不是最新版本。SDCC官方也提供樹(shù)莓派可以直接使用的二進(jìn)制包，想想直接樹(shù)莓派編譯開(kāi)發(fā)8051單片機(jī)也是一件比較有趣的操作！

3、查看SDCC版本

在終端輸入

sdcc -v

復(fù)制代碼

可以查看sdcc的版本信息。目前我下載使用的SDCC版本為4.0.2版本。

五、SDCC的使用

1、生成文件解析

　　SDCC支持命令行操作，最常用的命令就是sdcc sourcefile.c，這個(gè)命令是編譯并且鏈接生成文件，生成的文件有如下幾種：

sourcefile.asm - 由編譯器創(chuàng)建的匯編文件
　　sourcefile.lst - 由匯編器創(chuàng)建的匯編鏈接文件
　　sourcefile.rst - 由鏈接編輯器創(chuàng)建的具有鏈接信息更新的匯編鏈接文件
　　sourcefile.sym - 由匯編器創(chuàng)建的源文件鏈接標(biāo)識(shí)
　　sourcefile.rel - 由匯編器產(chǎn)生的目標(biāo)文件，可以作鏈接編輯器的輸入
　　sourcefile.map - 由鏈接器創(chuàng)建的加載模塊的內(nèi)存映射
　　sourcefile.mem - 帶有內(nèi)存使用情況的文件
　　sourcefile.ihx - 以Intel hex forma格式的加載模塊

復(fù)制代碼

2、多個(gè)源文件編譯

如果只有一個(gè)源文件，可以直接用sdcc xxx.c命令編譯生成ihx文件。對(duì)于多個(gè)源文件，可以分別編譯源文件產(chǎn)生目標(biāo)文件，最后將所有目標(biāo)文件鏈接起來(lái)就行。

假設(shè)現(xiàn)在同一個(gè)目錄下有三個(gè)源文件：foo1.c、foo2.c和foolmain.c，其中main函數(shù)在foolmain.c里。有兩種方法編譯：

sdcc -c foo1.c
sdcc -c foo2.c
sdcc -c foomain.c
sdcc foomain.rel foo1.rel foo2.rel

復(fù)制代碼

解釋：sdcc -c foo1.c告訴SDCC編譯但是不鏈接文件，編譯后產(chǎn)生目標(biāo)文件foo1.rel。sdcc foomain.rel foo1.rel foo2.rel則是告訴SDCC鏈接foomain.rel需要依賴foo1.rel和foo2.rel，最后可以生成ihx文件

sdcc -c foo1.c
sdcc -c foo2.c
sdcc foomain.c foo1.rel foo2.rel

復(fù)制代碼

解釋：這個(gè)和上面的步驟是等價(jià)的。sdcc foomain.c foo1.rel foo2.rel告訴SDCC編譯和鏈接foomain.c需要依賴foo1.rel foo2.rel。

3、生成hex文件

所有源文件編譯鏈接完成后，會(huì)產(chǎn)生ihx后綴的文件，這個(gè)文件無(wú)法支持用STC-ISP燒錄單片機(jī)，所以需要將ihx轉(zhuǎn)成hex文件。首先找到SDCC的安裝目錄下的bin目錄，復(fù)制packihx文件到源文件目錄下，然后在終端輸入packihx xxx.ihx > xxx.hex，然后就可以生成hex文件了。

4、其他選項(xiàng)

SDCC還有許多其他命令可以選擇，比如：

sdcc --code-loc 0x2000 source.c，可以指定程序從0x2000開(kāi)始存放
sdcc --opt-code-speed source.c，可以讓SDCC對(duì)代碼的運(yùn)行速度做優(yōu)化
Sdcc --model-large source.c，可以指定單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型為large。
sdcc -mmcs51 source.c可以選擇目標(biāo)處理器為MCS51，這個(gè)也是SDCC的默認(rèn)選項(xiàng)，可以不用指定。但是如果要編譯STM8單片機(jī)的源文件，則要sdcc -mstm8 source.c，指定STM8。為目標(biāo)處理器。

復(fù)制代碼

此外，還有許多其他選項(xiàng)，有興趣的可以查看官方說(shuō)明手冊(cè)，鏈接：http://sdcc.sourceforge.net/doc/sdccman.pdf

六、存儲(chǔ)類型

MCS51內(nèi)部存儲(chǔ)類型如下圖所示：

1、__data/__near

這個(gè)是默認(rèn)的存儲(chǔ)類型，聲明變量被分配到8051內(nèi)存存儲(chǔ)器RAM的可直接尋址的地址空間data里。訪問(wèn)此類型變量也是速度最快的

使用如下：

__data unsigned char value;

復(fù)制代碼

2、__xdata/__far

這種存儲(chǔ)類型聲明的變量被分配到外部存儲(chǔ)器RAM(xdata)中去，這個(gè)是large數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型單片機(jī)的默認(rèn)地址分配（意思就是如果指定-model-large數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型，定義變量就算不加__xdata，變量也會(huì)被自動(dòng)分配到外部存儲(chǔ)器RAM(xdata)中）

使用如下：

__xdata unsigned char value;

復(fù)制代碼

3、__idata

這種存儲(chǔ)器類型的聲明被分配到8051內(nèi)部存儲(chǔ)器RAM的間接尋址空間(idata)

使用如下：

__idata unsigned char value;

復(fù)制代碼

4、__pdata

這種存儲(chǔ)類型聲明的變量被分配到外部存儲(chǔ)器RAM(xdata)的前256字節(jié)空間去，這個(gè)是medium數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型單片機(jī)的默認(rèn)地址分配。

使用如下：

__pdata unsigned char value;

復(fù)制代碼

5、__code

這種存儲(chǔ)類型聲明的變量被分配到代碼存儲(chǔ)區(qū)，這種類型的變量是只讀的，常用__code來(lái)聲明一些常量，比如查表數(shù)據(jù)等。

使用如下：

__code unsigned char value;

復(fù)制代碼

6、__bit

這種存儲(chǔ)類型聲明的變量被分配到8051存儲(chǔ)器的可尋址區(qū)域。8051內(nèi)核有16字節(jié)的可尋址RAM（0x20-02F），總共可以提供16x8=128bits尋址位。

使用如下：

__bit value;

復(fù)制代碼

7、__sfr / __sfr16 / __sfr32 / __sbit

這種存儲(chǔ)類型通常用于特殊功能寄存器，可以以位、字節(jié)和字訪問(wèn)。比如：

__sfr __at (0x80) P0 //端口P0
_sbit __at (0x80+1) //端口P0_1

復(fù)制代碼

其中，__at表示指派一個(gè)絕對(duì)地址

七、絕對(duì)地址

通常使用__at來(lái)指派一個(gè)絕對(duì)地址，可以指定一個(gè)變量的RAM存儲(chǔ)地址。比如：

__xdata __ar (0x2000) unsigned char value //指定變量value存放在外部RAM的0x2000到0x2001地址。
__code __at (0x3000) char name[5] = "SDCC";//字符串SDCC存放0x3000的ROM空間

復(fù)制代碼

八、指針

SDCC編譯器用*字符支持變量指針的聲明，SDCC指針可用在所有標(biāo)準(zhǔn)C中可用的操作中。但是，因?yàn)?051和派生系列的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，SDCC編譯器提供兩個(gè)類型的指針：通用指針和存儲(chǔ)器指針。一些指針聲明的例子如下：

__xdata unsigned char * __data p;//內(nèi)部ram的指針p指向外部ram的數(shù)據(jù)對(duì)象
__data unsigned char * __xdata p;//外部ram的指針p指向內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)對(duì)象
__xdata unsigned char * __code p;//rom的指針p指向外部ram的數(shù)據(jù)對(duì)象
__code unsigned char * __code p;//rom的指針p指向rom的數(shù)據(jù)對(duì)象
usigned char * __xdata p;//位于xdata空間的普通指針
unsigned char * p;//位于默認(rèn)存儲(chǔ)空間的普通指針
char (* __data fp) (void);//位于data空間的函數(shù)指針

復(fù)制代碼

九、中斷服務(wù)例程

SDCC編譯器支持在C語(yǔ)言源程序直接編寫8051單片機(jī)的中斷服務(wù)例程，需要用到關(guān)鍵字__interrupt，中斷函數(shù)的定義格式如下：

void 函數(shù)名 (void) __interrupt (n) __using(n)

復(fù)制代碼

其中，第一個(gè)n表示中斷號(hào)，第二個(gè)n表示使用寄存器組。

其中，不同中斷的入口地址計(jì)算如下圖所示：

__using(n)可以指定中斷服務(wù)例程所使用的寄存器組，單片機(jī)進(jìn)入中斷函數(shù)會(huì)先保存當(dāng)前寄存器組的內(nèi)容，如果指定其他的寄存器組，可以不保存當(dāng)前的寄存器組的內(nèi)容，直接使用指定寄存器組，可以提高效率。

如果中斷服務(wù)例程沒(méi)有指定一個(gè)寄存器組（沒(méi)有__using)或者使用__using(0)，編譯器將保存所有被使用的寄存器到堆棧的入口之上并且在退出時(shí)恢復(fù)。然而，如果中斷服務(wù)例程調(diào)用其他函數(shù)，整個(gè)寄存器組被保存到堆棧中。該方案對(duì)使用非常少的寄存器的小中斷服務(wù)例程是非常有利的。

使用時(shí)，除了定義中斷服務(wù)函數(shù)，還需要在main函數(shù)的源文件聲明該中斷服務(wù)例程，這樣才能正常進(jìn)入中斷

十、使用內(nèi)嵌匯編代碼

SDCC支持兩種內(nèi)嵌匯編代碼格式：

第一種：__asm __endasm
第二種：__asm__("inline_assembler_code")

復(fù)制代碼

其中，第二種格式需要SDCC 3.2.0版本及以上才支持。兩種格式使用示例如下所示：

第一種示例：
__asm
　　; This is a comment
　　label:
nop
__endasm
第二種示例：
__asm__("; This is a comment\nlabel:\n\tnop");

復(fù)制代碼

第二種格式需要使用\n來(lái)?yè)Q行，沒(méi)有第一種直觀，一般推薦使用第一種方式內(nèi)嵌匯編代碼。

可以使用內(nèi)嵌匯編來(lái)實(shí)現(xiàn)nop（空操作）的功能，一般用于延時(shí)等，可以如下定義：

#define DELAY \
__asm \
nop \
nop \
_endasm

復(fù)制代碼

下一部分我會(huì)基于一個(gè)實(shí)際工程模板介紹makefile的編寫，通過(guò)makefile管理工程多個(gè)源文件、頭文件和宏。

ID:136083 · 發(fā)表于 2020-6-15 14:36

大神級(jí)別的，你這個(gè)真的太好了！

ID:580781 · 發(fā)表于 2020-6-26 15:45

好好學(xué)習(xí)，我WIN平臺(tái)KEIL入門還沒(méi)有學(xué)好，這個(gè)只能看看

ID:495287 · 發(fā)表于 2020-6-27 12:10

樓主NB，分享無(wú)限，這對(duì)未來(lái)越來(lái)越多的國(guó)際軟件環(huán)境限制中多一個(gè)選擇。
膜拜~~

ID:656911 · 發(fā)表于 2020-10-8 14:21

stcflash的修改版能提供一下嗎？

ID:656911 · 發(fā)表于 2020-10-8 14:21

stcflash的修改版能提供一下嗎？

ID:351097 · 發(fā)表于 2020-10-12 13:41

hyq1979 發(fā)表于 2020-10-8 14:21
stcflash的修改版能提供一下嗎？

https://github.com/sms-wyt/stcflash，這個(gè)是GitHub上的下載地址。

ID:223761 · 發(fā)表于 2021-4-5 18:28

在ubuntu系統(tǒng)上下載時(shí)超級(jí)方便，用vim(編輯器）+SDCC（編譯器）+stcflash（下載）組合。另外推薦一個(gè)軟件MCU8051IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)——里面有許我實(shí)用小工具）可運(yùn)行在Window和ubuntu系統(tǒng)上，也是采用SDCC編譯（在WIN上需單獨(dú)安裝），期待下一篇。

ID:895440 · 發(fā)表于 2021-4-5 20:44

強(qiáng)，但是keli都沒(méi)用好呢

ID:428114 · 發(fā)表于 2021-4-7 19:27

用 codeblocks 來(lái)編輯、編譯軟件，更方便。

ID:922818 · 發(fā)表于 2021-5-17 17:53

樓主，請(qǐng)問(wèn)makefile的操作例程整理了嗎，很多不懂的地方。

ID:351097 · 發(fā)表于 2021-5-19 14:32

晨昏MXL 發(fā)表于 2021-5-17 17:53
樓主，請(qǐng)問(wèn)makefile的操作例程整理了嗎，很多不懂的地方。

有搞過(guò)一份，我回去找找。

ID:924599 · 發(fā)表于 2021-5-20 19:23

大佬您好，我window系統(tǒng)安裝完exe文件。查看版本就會(huì)出現(xiàn)sdcc-v不是內(nèi)部或外部命令，也不是可運(yùn)行的程序或批處理文件，是哪里出錯(cuò)了。

ID:351097 · 發(fā)表于 2021-5-24 11:44

Tzhi 發(fā)表于 2021-5-20 19:23
大佬您好，我window系統(tǒng)安裝完exe文件。查看版本就會(huì)出現(xiàn)sdcc-v不是內(nèi)部或外部命令，也不是可運(yùn)行的程序或 ...

你需要把SDCC的路徑添加到系統(tǒng)變量里面

ID:973181 · 發(fā)表于 2021-10-19 00:32

我只能說(shuō)，很期待

ID:1072625 · 發(fā)表于 2023-4-19 00:12

我使用sdcc tese.c編譯文件為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：Failed to open input file 'test.c' (No such file or directory)

ID:65237 · 發(fā)表于 2023-4-19 09:05

有沒(méi)有一款直接在小米手機(jī)上能用的

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開(kāi)源SDCC編譯器（一）--基本介紹

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