RT-Thread-使用 LLVM-embedded-toolchain-for-Arm-17.0.1 开发STM32RT-Thread问答社区

使用 LLVM-embedded-toolchain-for-Arm-17.0.1 开发STM32

发布于 2023-10-20 15:02:00 浏览：1237 订阅该版

[tocm]

LLVM-embedded-toolchain-for-Arm 是一个 ARM 公司开源的适用于 32 位ARM芯片的工具链，支持多种ARM指令集架构，包括最新的 CM85 内核。由于是基于 LLVM 和 picolibc构建出的工具链，因此在代码体积和执行效率上都很有竞争力，甚至可以和商用闭源的工具链进行 PK。

### 支持的架构
- Armv6-M
- Armv7-M
- Armv7E-M
- Armv8-M Mainline
- Armv8.1-M Mainline
- Armv4T (experimental)
- Armv5TE (experimental)
- Armv6 (experimental, using the Armv5TE library variant)
- AArch64 armv8.0 (experimental)

这篇文章教大家，如何在 RT-Thread 上，使用最新发布的 LLVM-embedded-toolchain-for-Arm-17.0.1 版本开发stm32，以星火1号为例。

### 资料准备
1. 下载 RT-Thread 最新源码：https://github.com/RT-Thread/rt-thread
2. 下载LLVM-embedded-toolchain-for-Arm最新发布版，可在发布界面下载 https://github.com/ARM-software/LLVM-embedded-toolchain-for-Arm/releases/tag/release-17.0.1。
3. ENV工具：https://github.com/RT-Thread/env-windows/releases/tag/v1.4.1

### 适配LLVM工具链
由于RT-Thread内核和构建工具已经支持了这款工具链，因此只需要修改我们当前使用的BSP即可。

主要工作就是修改rtconfig.py 添加llvm-arm的编译参数
由于目前RT-Thread主仓库已经有两个BSP支持了这个工具链，我们可以参考现有的。
- STM32潘多拉：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/blob/master/bsp/stm32/stm32l475-atk-pandora/rtconfig.py
- 瑞萨hmi-board：https://github.com/RT-Thread/rt-thread/blob/master/bsp/renesas/ra6m3-hmi-board/rtconfig.py

打开星火1号对应的BSP，目录为：bsp/stm32/stm32f407-rt-spark。然后使用文本编辑工具（如：VSCode）打开rtconfig.py文件。

1.在CROSS_TOOL配置的地方添加 llvm-arm 相关信息：

```
# cross_tool provides the cross compiler
# EXEC_PATH is the compiler execute path, for example, CodeSourcery, Keil MDK, IAR
if  CROSS_TOOL == 'gcc':
    PLATFORM    = 'gcc'
    EXEC_PATH   = r'C:\Users\XXYYZZ'
elif CROSS_TOOL == 'keil':
    PLATFORM    = 'armcc'
    EXEC_PATH   = r'C:/Keil_v5'
elif CROSS_TOOL == 'iar':
    PLATFORM    = 'iccarm'
    EXEC_PATH   = r'C:/Program Files (x86)/IAR Systems/Embedded Workbench 8.3'
elif CROSS_TOOL == 'llvm-arm': # 新添加的部分
    PLATFORM    = 'llvm-arm'
    EXEC_PATH   = r'D:\Progrem\LLVMEmbeddedToolchainForArm-17.0.1-Windows-x86_64\bin'
```

2.完善具体的编译参数

```
if PLATFORM == 'gcc':
    # toolchains ...
elif PLATFORM == 'armcc':
    # toolchains ...
elif PLATFORM == 'armclang':
    # toolchains ...
elif PLATFORM == 'iccarm':
    # toolchains ...
elif PLATFORM == 'llvm-arm': # 新添加的部分
    # toolchains
    PREFIX = 'llvm-'
    CC = 'clang'
    AS = 'clang'
    AR = PREFIX + 'ar'
    CXX = 'clang++'
    LINK = 'clang'
    TARGET_EXT = 'elf'
    SIZE = PREFIX + 'size'
    OBJDUMP = PREFIX + 'objdump'
    OBJCPY = PREFIX + 'objcopy'
    DEVICE = ' --target=arm-none-eabihf -mfloat-abi=hard -march=armv7em -mfpu=fpv4-sp-d16'
    DEVICE += ' -ffunction-sections -fdata-sections -fno-exceptions -fno-rtti'
    CFLAGS = DEVICE
    AFLAGS = ' -c' + DEVICE + ' -Wa,-mimplicit-it=thumb ' ## -x assembler-with-cpp
    LFLAGS = DEVICE + ' -Wl,--gc-sections,-Map=rt-thread.map,-u,Reset_Handler -lcrt0 -T board/linker_scripts/link.lds'

CPATH = ''
    LPATH = ''

if BUILD == 'debug':
        CFLAGS += ' -O0 -gdwarf-2 -g'
        AFLAGS += ' -gdwarf-2'
    else:
        CFLAGS += ' -O2'

CXXFLAGS = CFLAGS

POST_ACTION = OBJCPY + ' -O binary $TARGET rtthread.bin\n' + SIZE + ' $TARGET \n'
```
### 编译工程

使用 env 工具打开当前 bsp，设定要使用的工具链和对应的路径。

```
set RTT_CC=llvm-arm
set RTT_EXEC_PATH=D:\Progrem\LLVMEmbeddedToolchainForArm-17.0.1-Windows-x86_64\bin
```
然后运行 scons 命令，执行编译

```
scons
```

发现编译报错了，看起来是原来的链接脚本不太规范，llvm检测比较严格。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/584539fca3f6ded966ed2404ff3075fe.png)
我们打开对应的文件，在 `=` 后面加一个空格，再次编译。
又出现了一个错误。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/62135a06ac99c2b1b451951d3c1559ec.png)
这次是提示 `.eh_frame` 和 `.data` 两个段的地址发生了冲突。对比了下stm32l475-atk-pandora 和星火1号bsp的链接脚本文件。
发现星火1号的链接脚本缺少了`.eh_frame` 段的定义。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/30e974763e6adfa2c601707c215440f7.png.webp)

我们添加是缺少的定义，继续编译。编译成功！

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/872d9cbf6284bf554c0264f5a61bd74d.png)

然后拖入到星火1号的 U 盘，咦！没下载成功，提示下载失败了。。。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/67bc6d469dafeb9f52e4955c03fa1a24.png)
然后，尝试了下使用gcc编译出来的bin文件，咦！下载成功了。这说明我们LLVM的工具链编译出来的文件缺少有问题！
使用比较工具，比较这两个bin文件，一打开就发现了不对劲的地方。LLVM编译出来的bin文件，前面缺少了一块。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/fde613696e1c42d45d7b5c63a40cf20b.png.webp)
仔细一看，这不是前面的中断向量表吗，原来是LLVM编译的工具少了这一部分，这样就好办了，问题肯定出来启动文件这里。看了下控制启动文件是否参与编译的脚本，发现，确实缺少了针对llvm-arm这个工具链的处理。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/75f4191d25a18cf32a2ffd06ff077d59.png.webp)

添加上之后，继续编译，成功了，果然固件大小也变大了很大，达到了和gcc一样的量级。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/7dfbe341ff0a4855f6015a1b47db9969.png)
这次下载成功了，而且程序也正常的运行起来了！

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20231020/e2faaee358a80eaeef85b9624f728fa0.png)

### 代码优化对比

比较一下代码体积（text段大小）

| 工具链 |  O0 | O1  | O2  | O3  |Os  |
| ------------ | ------------ | ------------ | ------------ | ------------ |------------ |
| GCC10.3.1  |  77968 |  55748 |  55868 |  59804 | 50812 |
| llvm17.0.1  | 74648  | 56552  | 63124  | 67428  |53768  |

### Coremark 对比

| 工具链 |  O0 | O1  | O2  | O3  |Os  |
| ------------ | ------------ | ------------ | ------------ | ------------ |------------ |
| GCC10.3.1  |  97 |  327 |  416 |  **454** | 294 |
| llvm17.0.1  | 102  | 360  | 384  | 416  |**357**  |