Tutorial Eclipse

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TUTORIAL

INCORPORANDO A BIBLIOTECA DO ARDUINO AO ECLIPSE

Jefferson Z. Moro [email protected]

Vinicius Franchini [email protected]

Campinas, maio de 2011

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Motivao

O Arduino veio para simplificar a programao de microcontroladores. Alm de no precisar

de gravador devido ao bootloader, seu Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE)

permite o uso de C++, que amplia as possibilidades de projetos. Tal ambiente traz bibliotecas

que facilitam o uso e encurtam o tempo gasto para iniciar um projeto.

Contudo, esse ambiente limitado em ferramentas. Quando o projeto toma grandes

dimenses, o IDE do Arduino deixa de exercer seu propsito facilitador, apesar de suas

bibliotecas ainda serem muito teis. Dessa forma, busca-se o uso de IDEs mais completos,

juntamente com essa poderosa biblioteca.

A primeira opo que vem a cabea usar o IDE da Atmel, o AVR Studio. Todavia, esse

ambiente de desenvolvimento no compila C++, pois as bibliotecas do Arduino no so

suportadas. Outra ideia fazer uso do Eclipse.

O Eclipse um IDE de cdigo aberto (Open Source), feito em Java, que pode ser usado para

o desenvolvimento de muitas linguagens. Ex.: PHP, Java, Python, HTML, C/C++, etc. Ele

foi inicialmente desenvolvida pela IBM, e depois foi doado para uma comunidade software

livre.

Entre as vantagens ferramentais oferecidas pelo Eclipse est a de rodar em vrios sistemas

operacionais e a de facilitar a busca por funes e definies. Ele trata os arquivos

adicionados ao projeto de forma integrada. Assim, basta mandar fazer uma procura e voc

encontrar o quer, independente de em qual arquivo o objeto esteja. Outra vantagem do

programa que seu desenvolvimento todo baseado em plug-ins. Um deles o AVR Eclipse

plug-in.

A ideia essa: usar o IDE Eclipse como ambiente de desenvolvimento e criar uma biblioteca

esttica que armazene todas as funes includas no IDE do Arduino.

Preparando o Software

Primeiramente, faamos o download da ltima verso de cada programa necessrio. Vide a

Tabela 1.

Programa Onde baixar? Observaes

Eclipse IDE C/C++ http://www.eclipse.org/downloads/ Escolha o sistema operacional

Arduino IDE http://arduino.cc/en/Main/Software Escolha o sistema operacional

WinAVR http://sourceforge.net/projects/winavr/files/ Somente para Windows

AVR-GCC Vide sua distribuio Somente para Linux

AVR Eclipse plug-in http://sourceforge.net/projects/avr-eclipse/files/

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Vamos por partes. Aps baixar o Ecipse, voc deve descompact-lo. No necessrio instal-lo

afinal ele feito em Java, simplesmente execute a aplicao eclipse. Na caixa de dilogos,

escolha o diretrio onde o seu Workspace ficar, marque a opo de usar esse caminho como

padro e clique em OK. Veja a Figura 1.

Figura 1

Na pgina de boas vindas que abrir, escolha a opo Go to the workbench. Observe a Figura 2.

Figura 2

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Uma vez baixado o IDE do Arduino, apenas descompacte a pasta, pois s utilizaremos suas

bibliotecas.

O prximo passo ser instalar o WinAVR (para Windows), ou AVR-GCC (para Linux).

Em seguida, instale o AVR-Plugin. Para isso, como o Eclipse fechado, descompacte a pasta

do AVR-Plugin, copie as pastas plugin e features para dentro da pasta do Eclipse (a mesma

onde est o aplicativo). Aparecer uma mensagem perguntando se voc deseja mesclar as

pastas. Marque que sim para todos os itens. Pronto, basta abrir o Eclipse e o plugin ser

carregado junto. Um boto do AVR plugin deve aparecer na barra de ferramentas. Veja a

Figura 3.

Figura 3

Pronto, o IDE Eclipse est pronto para trabalhar com o AVR.

Gerando a Biblioteca

1. Abra o Eclipse e crie um novo projeto C++: New

a. FileNewC++ Project b. Project Name: Arduino_Lib

c. Project Type: AVR Cross Target Static Library

d. Toolchains: AVR-GCC Toolchain

e. Clique em Next

f. Desmarque a opco de debug.

g. Clique em Next

h. Selecione o MCU type e a frequncia do seu Arduino. Ex.: MCU: Atmega328P,

frequncia: 16000000 Hz.

i. Clique em finish.

2. Clique em Project Properties. 3. Selecione C/C++ Build e expanda esta categoria.

4. Selecione Settings.

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5. No painel da direita, clique em AVR Compiler:

a. Debugging. Selecione No debugging info.

b. Optimization. Selecione Size Optimizations.

Figura 4

6. No painel da direita, clique em AVR C++ Compiler

a. Debugging. Selecione No debugging info.

b. Optimization. Selecione Size Optimizations.

7. Clique em Ok.

8. Clique com o boto direito do mouse no projeto Arduino_Lib ImportGeneralFile

SystemNext.

9. No dilogo File System, clique em Browse e selecione a pasta onde est a biblioteca do

Arduino. No nosso caso estamos usando a verso 22: ..Arduino-

0022hardwarearduinocoresarduino. 10. Selecione todos os arquivos exceto o main.cpp. Clique em Finish.

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Figura 5

11. Compile o projeto: Project Build Project.

Pronto, voc acaba de gerar uma biblioteca do Arduino para uso no Eclipse. Alguns warnings

(cerca de 12) sero exibidos, mas no se preocupe, tratam-se de avisos de converso de tipo e

alterao de cabealho.

O prximo passo criar um projeto que utilize nossa biblioteca Arduino_Lib.

Configurando um projeto

1. Abra o Eclipse e crie um novo projeto C++:

a. FileNewC++ Project

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b. Project Name: Exemplo

c. Project Type: AVR Cross Target Application

d. Toolchains: AVR-GCC Toolchain

e. Clique em Next

f. Marque as opes release e debug.

g. Clique em Next

h. Selecione o MCU type e a frequncia do seu Arduino. Ex.: MCU: Atmega328P,

frequncia: 16000000 Hz.

i. Clique em finish.

2. Clique em ProjectProperties. 3. Selecione C/C++ Build e expanda a categoria

4. Selecione Settings.

5. Em Configurations, selecione All configurations.

6. Clique em Additional Tools in Toolchain

a. Marque obrigatoriamente Generate HEX file for flash memory, para gerar o

arquivo .hex

b. Marque Print size, parar exibir no final da compilao, o tamanho do arquivo hex

gerado

c. Marque outros arquivos de sada desejados (opcional)

Figura 6

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7. Clique em AVR Compiler:

a. Em Directories, adicione o caminho para a pasta do projeto Arduino_Lib, que

ser montado pelo Eclipse da seguinte forma: "${workspace_loc:/Arduino_Lib}

8. Clique em AVR C++ Compiler:

a. Em Directories, adicione o caminho para a pasta do projeto Arduino_Lib, que

ser montado pelo Eclipse da seguinte forma: "${workspace_loc:/Arduino_Lib}

9. Clique AVR C/C++ Linker

a. Usando C++, o arquivo .hex pode ficar grande. No menu linker, mude o

command para avr-gcc

b. Altere o command line pattern para: ${COMMAND} --cref -s -Os

${OUTPUT_FLAG}${OUTPUT_PREFIX}${OUTPUT} ${INPUTS} -lm

${FLAGS}

10. Ainda em AVR C/C++ Linker, clique em Libraries

a. Selecione no painel da direita Libraries e adicione o nome de nossa biblioteca

para Arduino (Arduino_Lib).

b. Selecione agora Libraries Path e adicione o caminho para libArduino_Lib.a, o

qual est dentro da pasta Arduino_Lib/Release. Ser montado pelo Eclipse da

seguinte forma: "${workspace_loc:/Arduino_Lib/Release}"

c. Clique em Apply.

Figura 7

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11. No mesmo menu do passo 5 (Configurations), selecione Release.


a. Debugging. Selecione No debugging info

b. Optimization. Selecione Size Optimizations (-Os).

13. No painel direito, clique em AVR C++ Compiler

a. Debugging. Selecione No debugging info

b. Optimization. Selecione Size Optimizations (-Os).

14. Clique em Ok. A parte de configuraes termina aqui.

Criando um arquivo main.c/cpp

hora de criar nosso arquivo principal (main.c ou main.cpp). O compilador Avr-gcc compila

tanto arquivos .c, quanto .cpp. Como projetos em C++ podem incorporar arquivos em C,

optamos por utilizar C++.

1. Clique com o boto direito do mouse na pasta do projeto Exemplo New Source File.

2. Em source file, coloque o nome main.cpp.

3. Clique em Finish.

4. Abra o arquivo main.cpp e copie o cdigo de exemplo abaixo:

#include "WProgram.h"

/* Escolhe pino do LED do Arduino */

const int PINO_LED = 13;

/* Configura PINO_LED como sendo de sada */

void configPinagem ()

{

pinMode(PINO_LED, OUTPUT);

}

int main(void)

{

init(); // inicializa a biblioteca do Arduino

configPinagem(); //

for (;;) {

digitalWrite(PINO_LED, HIGH);

delay(200);

digitalWrite(PINO_LED, LOW);

delay(1000);

}

}

5. Como estamos utilizando C++, necessrio colocar o seguinte trecho de cdigo abaixo:

extern "C" void __cxa_pure_virtual()

10

{

cli();

for (;;);

}

Isto necessrio apenas em C++ pois, quando uma funo puramente virtual criada,

necessrio um manipulador para erros para quando tal funo chamada. Quando existem

funes virtuais em uma aplicao, necessrio que o programador fornea seu prprio

manipulador de erros __cxa_pure_virtual(). isso que feito !

6. Para compilar o cdigo, basta clicar na setinha ao lado do martelo, na barra de

ferramentas superior no Eclipse, e selecionar Release. O cdigo deve compilar sem erros.

Figura 8

Utilizando o modo de depurao

Uma das diferenas mais significativas entre o modo de depurao (Debug) e o modo de

lanamento (Release) que, em debug a informao de depurao simblica emitida para

ajudar na busca de erros na aplicao, enquanto a otimizao do cdigo no levada em conta.

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Por outro lado, em uma Release, a informao de depurao simblica no emitida, mas h

uma otimizao do cdigo. Consequentemente, por esses dois motivos, o tamanho do arquivo

gerado menor que no modo Debug.

Entretanto, erros curiosos podem aparecer quando se utiliza o modo Release, pois otimizaes do

compilador ou diferenas na inicializao de variveis podem levar a execues no esperadas

do cdigo. Como exemplo, basta citar que quando uma varivel global criada e seu valor

alterado somente na rotina de interrupo e a otimizao est ativada, a varivel pode ser

compilada como constante pelo AVR-GCC. Sendo assim, sua declarao deve ser precedida de

volatile para que ela no sofra otimizao e isso no ocorra.

Para configurar o modo de depurao, faa o seguinte:

1. Siga todos os passos da parte 3-Configurando um projeto, at (inclusive) o passo 10.

2. No mesmo menu do passo 5 (Configurations), selecione Debug.


a. Debugging. Selecione Standard debugging info (-g2)

b. Optimization. Selecione No Optimizations (-O0).

4. Clique em AVR C++ Compiler

a. Debugging. Selecione Standard debugging info (-g2)

b. Optimization. Selecione No Optimizations (-O0).

5. Clique em Ok. A parte de configuraes para depurao termina aqui.

Agora voc poder escolher entre dois modos de compilao: Debug e Release. Para isso, basta

selecionar o modo na seta ao lado do martelo na barra de ferramentas do Eclipse.

Como demonstrao que modo release pode gerar cdigos mais otimizados, tomemos como

exemplo o projeto que acabamos de criar nesse tutorial. Se o projeto for compilado no modo

release, as informaes exibidas no console sero:

AVR Memory Usage

----------------

Device: atmega328p

Program: 1132 bytes (3.5% Full)

(.text + .data + .bootloader)

Data: 9 bytes (0.4% Full)

(.data + .bss + .noinit)

Por outro lado, no modo debug, ter-se-:

AVR Memory Usage

----------------

12

Device: atmega328p





Veja que at mesmo para um pequeno projeto, existe uma diferena de 28 bytes entre os

arquivos gerados pelos dois modos!

Otimizando o projeto

possvel otimizar ainda mais nosso projeto. Para tanto algumas configuraes extras devem ser

adicionadas.

Faa as configuraes abaixo para Arduino_Lib:

1. Clique em ProjectProprietsC/C++ BuildSettings 2. Em Configuration escolha Release


a. Optimization Other Optimization flags. Escreva a seguinte linha de comando: -ffunction-sections -fdata-sections

4. Clique em AVR C++ Compiler:

a. Optimization Other Optimization flags. Escreva a seguinte linha de comando: -ffunction-sections -fdata-sections

5. Clique em Ok.

Compile o projeto Arduino_Lib. Repita os 5 passos acima para o projeto Exemplo.

Em seguida, faa tambm as seguintes alteraes em Exemplo:

1. Clique em ProjectProprietsC/C++ BuildSettings 2. Em Configuration escolha Release

3. Clique em AVR C++ LinkerGeneral: a. Other Arguments. Escreva a seguinte linha de comando: -Wl,--gc-sections

4. Clique em Ok e compile o projeto no modo Release.

Uuuaaal!! Como pode-se observar abaixo, no modo release otimizado, um ganho de 176 bytes

conseguido em relao ao modo debug e um ganho de 148 bytes em relao ao modo release.

AVR Memory Usage

----------------

Device: atmega328p



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Outra observao relevante que, usando o IDE do Arduino e compilando o mesmo exemplo

(Exemplo), obteve-se o seguinte resultado:

Binary sketch size: 1024 bytes (of a 30720 byte maximum)

Ou seja, o projeto no Eclipse teve um ganho de 40 bytes.

Referncias

http://haacked.com/archive/2004/02/14/difference-between-debug-vs-release-build.aspx

http://zanona.com.br/blog/archives/30

http://www.devmedia.com.br/post-11512-Instalando-o-Eclipse-+-Java-Development-Kit-Parte-1.html

http://www.jimschrempp.com/features/computer/arduino_notes_eclipse.htm

http://www.codeproject.com/KB/system/Arduino_Unleashed.aspx

http://itpedia.nyu.edu/wiki/Arduino_in_Eclipse

Documents

Tutorial Eclipse