从 Arm® Compiler 5 迁移到 Arm® Compiler 6

叁歲伎倆 2022-12-22 09:20 121阅读 1赞

**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 ##

1.  使用MDK打开工程。
2.  选择 **Project - Options for Target from the menu**。
3.  点击 **Target** 选项卡，找到 **ARM Compiler:** 下拉列表。
4.  设置ARM编译器为 **Version 6** 。
5.  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：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>ARM Compiler 5</th> 
   <th>ARM Compiler 6</th> 
   <th>CMSIS(推荐)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>__align(x)</td> 
   <td>__attribute__((aligned(x)))</td> 
   <td>__ALIGNED(x)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__alignof__</td> 
   <td>__alignof__</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__ALIGNOF__</td> 
   <td>__alignof__</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__asm</td> 
   <td>见<strong>汇编迁移</strong></td> 
   <td>__ASM</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__const</td> 
   <td>__attribute__((const))</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__forceinline</td> 
   <td>__attribute__((always_inline))</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__global_reg</td> 
   <td>不支持</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__inline</td> 
   <td>__inline__ 此功能使用取决于语言模式</td> 
   <td>__INLINE <br>__STATIC_INLINE</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__int64</td> 
   <td>没有对等选项.使用 <code>long long</code></td> 
   <td>int64_t</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__irq</td> 
   <td>__attribute__((interrupt))</td> 
   <td>Cortex-M ISR不需要此关键字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__packed<br>__packed x struct</td> 
   <td>__attribute__((packed))<br>struct x attribute((packed))</td> 
   <td>__PACKED<br>__PACKED_STRUCT x</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__pure</td> 
   <td>__attribute__((const))</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__smc</td> 
   <td>不支持，使用内联汇编或等效程序</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__softfp</td> 
   <td>__attribute__((pcs(“aapcs”)))</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__svc</td> 
   <td>不支持，使用内联汇编或等效程序</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__svc_indirect</td> 
   <td>不支持，使用内联汇编或等效程序</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__thread</td> 
   <td>__thread</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__value_in_regs</td> 
   <td>__attribute__((value_in_regs))</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__weak</td> 
   <td>__attribute__((weak))</td> 
   <td>__WEAK</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>__writeonly</td> 
   <td>不支持</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

***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。

1.  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。
2.  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 ##

1.  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）

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