MSP430 GCC工具链使用指南

作为电子工程师，在使用MSP430微控制器进行开发时，MSP430 GCC工具链是一个强大且实用的工具。本文将详细介绍MSP430 GCC工具链的安装、使用、特性以及相关注意事项，希望能帮助大家更好地利用这个工具进行项目开发。

文件下载：EM430F6137RF900.pdf

一、简介

MSP430 GCC工具链采用MSP430 ABI，与TI工具链兼容。这是一个免费的GCC工具链，支持所有MSP430设备，且没有代码大小限制。它既可以作为独立包使用，也可以在Code Composer Studio（CCS）IDE v6.0或更高版本中使用，支持Windows、Linux和macOS操作系统。

MSP430 TI和GCC工具链对比

特性	专有TI代码生成工具	MSP430 GCC工具链	MSPGCC工具链
代码大小和性能	✓✓✓	✓	-
ABI	TI	TI	社区
集成在CCS	✓	✓(1)	-
独立使用	✗	✓	-
支持	TI	TI	社区
成本	免费	✓	✓

注：(1) CCS和GCC的组合完全免费，没有代码大小限制。

二、安装MSP430 GCC工具链

MSP430 GCC支持多种操作系统，包括Windows 7/8/10（32位或64位）、Linux（32位或64位）和macOS（64位）。安装方法有以下几种：

2.1 在CCS v7.2之前的版本中安装

• 安装CCS时选择：在安装CCS的过程中，选择将MSP430 GCC工具链作为“附加组件”安装。MSP430 GCC将在首次运行CCS时安装。
• 通过CCS应用中心添加：如果CCS已经安装但没有MSP430 GCC，可以通过CCS应用中心添加。具体步骤为：打开菜单“View ￫ CCS App Center”，选择“MSP430 GCC”，点击“Install Software”按钮开始安装。
• 安装目录：GCC工具链将安装到CCS安装目录下的“ccsv#toolscompiler gcc_msp430_x.x.x”（其中xxx表示版本号）。

2.2 作为独立包安装

可以从TI网站下载适用于所有支持操作系统的MSP430 GCC完整独立包。该包包含工具链、设备支持文件、调试栈和USB驱动。安装步骤如下：

1. 下载相应的包安装程序并运行。
2. 选择安装目录并点击“Next”。

注意：对于Linux安装程序，在执行包之前需要执行“sudo chmod +x ”。

三、在CCS中使用MSP430 GCC

3.1 创建新项目

以下是使用MSP430 GCC工具链从头创建汇编或C项目，并在MSP430 MCU上下载和运行应用程序的详细步骤：

1. 启动CCS（“Start ￫ All Programs ￫ Texas Instruments ￫ Code Composer Studio ￫ Code Composer Studio”）。
2. 创建新项目（“File ￫ New ￫ CCS Project”）。在“Target”字段中选择合适的MSP430设备变体，并输入项目名称。
3. 选择编译器版本，如GNU v7.3.0.9（Mitto Systems Limited）或任何更新的版本。
4. 在“Project template and examples”部分，对于C项目选择“Empty Project (with main.c)”；对于仅汇编项目，选择“Empty Project”。
5. 如果使用USB闪存仿真工具（如MSP - FET、MSP - FET430UIF、eZ - FET或eZ430开发工具），它们通常会默认配置好。
6. 对于C项目，至此设置完成。
7. 点击“Finish”创建新项目，该项目将在“Project Explorer”视图中可见。项目中会包含一个.ld文件，它是链接脚本，包含内存布局和段分配信息，相当于TI MSP430编译器和链接器使用的TI链接命令文件（.cmd）。
8. 在main.c文件中输入程序代码。若要使用现有源文件，点击“Project ￫ Add Files...”，浏览到感兴趣的文件，单击该文件并点击“Open”或双击文件名将其添加到项目文件夹中。
9. 构建项目（“Project ￫ Build Project”）。
10. 调试应用程序（“Run ￫ Debug (F11)”）。这将启动调试器，控制目标设备，擦除目标内存，将应用程序编程到目标内存，并重置目标设备。
11. 点击“Run ￫ Resume (F8)”启动应用程序。
12. 点击“Run ￫ Terminate”停止应用程序并退出调试器，CCS将自动返回C/C++视图（代码编辑器）。

3.2 使用MSP - FET、MSP - FET430UIF、eZ - FET、eZ430进行调试

可以使用这些调试器在CCS中对MSP430设备进行调试，更多详细信息请参考《Code Composer Studio™ IDE for MSP430™ MCUs User's Guide》。

3.3 MSP430 GCC的构建选项

大多数项目可以使用默认出厂设置进行编译和调试。要访问活动项目的设置，点击“Project ￫ Properties”。常见的项目设置如下：

• 指定调试会话的目标设备：“Project ￫ Properties ￫ General ￫ Device ￫ Variant”，相应的链接命令文件和运行时支持库将自动选择。
• 调试C项目时：为了更轻松地调试，禁用优化（-O0）或使用 -Og，-Og只启用那些不干扰调试的优化，与 -O0相比，它可以减少代码大小并提高性能。
• 指定C预处理器的搜索路径：“Project ￫ Properties ￫ Build ￫ GNU Compiler ￫ Directories ￫ Include Paths (-I)”。
• 指定使用的任何库的搜索路径：“Project ￫ Properties ￫ Build ￫ GNU Linker ￫ Libraries ￫ Library search path (-L, --library - path)”。
• 指定调试器接口：“Project ￫ Properties ￫ General ￫ Device ￫ Connection”，选择TI MSP430 USBx用于USB接口。
• 启用在对象代码下载之前擦除主内存和信息内存：“Project ￫ Properties ￫ Debug ￫ MSP430 Properties ￫ Download Options ￫ Erase Main and Information Memory”。
• 确保独立运行正常：选择“Hardware Breakpoints”（“Project ￫ Properties ￫ Debug ￫ MSP430 Properties”）。如果启用了“Software Breakpoints”（“Project ￫ Properties ￫ Debug ￫ Misc/Other Options ￫ Allow software breakpoints to be used”），在目标设备连接时，确保每个调试会话正确终止，否则目标设备可能无法按预期独立运行，因为设备上的应用程序仍然包含软件断点指令。

3.3.1 GNU编译器设置

MSP430 GCC设置窗口包含以下选项：	选项	描述
Command	编译器位置
Command - line pattern	命令行参数
Summary of flags set	调用编译器的命令行，显示传递给编译器的所有标志

3.3.2 GNU编译器：运行时设置

选项	描述
Target CPU (-mcpu)	指定要使用的指令集架构（ISA），接受的值为msp430、msp430x和msp430xv2。此选项已弃用，应使用 '-mmcu=' 选项选择ISA。
Target MCU (-mmcu)	选择目标MCU，用于创建基于MCU名称的C预处理器符号，并将其转换为大写，前后加上 ''。这反过来又被msp430.h头文件用于选择特定于MCU的补充头文件。该选项还设置要使用的ISA。如果MCU名称仅支持430 ISA，则选择该ISA，否则选择430X ISA。也可以使用通用MCU名称msp430选择430 ISA，类似地，通用msp430x MCU名称选择430X ISA。此外，特定于MCU的链接脚本将添加到链接器命令行，脚本名称是MCU名称加上“.ld”。因此，在gcc命令行上指定 '-mmcu=xxx' 定义了C预处理器符号 'XXX__'，并使链接器搜索名为 'xxx.ld' 的脚本。此选项也会传递给汇编器。
Generate run time type descriptor information	启用或禁用为具有虚函数的每个类生成信息，以供C++运行时类型识别功能使用。选项为On (-frtti) 和Off (-fno - rtti)。
Enable exception handling	启用或禁用异常处理，生成传播异常所需的额外代码。选项为On (-fexceptions) 和Off (-fno - exceptions)。

3.3.3 GNU编译器：符号设置

选项	描述
Define symbols (-D)	-D name：将name预定义为宏；-D name = definition：将name预定义为宏，并赋予定义1。
Undefine symbols (-U)	-U name：取消name的任何先前定义，无论是内置的还是使用 -D选项提供的。

3.3.4 GNU编译器：目录设置

选项	描述
Include paths (-I)	将目录添加到要搜索头文件的目录列表中。

3.3.5 GNU编译器：优化设置

选项	描述
Optimization Level	指定编译器对生成的目标代码应用的优化级别。选项包括：None (O0)：禁用优化，此设置相当于指定 -O0命令行选项，编译器生成未优化的线性汇编语言代码；Optimize (O1)：编译器执行所有与目标无关（即非并行化）的优化，如函数内联，此设置相当于指定 -O1命令行选项，编译器省略所有特定于目标的优化并生成线性汇编语言代码；Optimize more (O2)：编译器执行所有优化（包括与目标无关和特定于目标的优化），此设置相当于指定 -O2命令行选项，编译器输出优化的非线性并行化汇编语言代码；Optimize most (O3)：编译器执行所有2级优化，然后低级优化器执行全局算法寄存器分配，此设置相当于指定 -O3命令行选项，在此优化级别下，编译器生成的代码通常比2级优化生成的代码更快；Optimize for space rather than speed (-Os)：启用所有通常不会增加代码大小的 -O2优化，-Os选项还执行进一步的优化以减少代码大小；Optimize for speed disregarding exact standards compliance (-Ofast)：启用所有 -O3优化，-Ofast选项还启用对所有符合标准的程序无效的优化，如 -ffast - math。
Make 'char' unsigned by default (-funsigned - char)	启用此选项以确保char是有符号的。
Place each function into its own section (-ffunction - sections)	启用此选项将每个函数放在输出文件的单独部分中。
Place data items into their own section (-fdata - sections)	启用此选项将每个数据项放在输出文件的单独部分中。
Convert floating point constants to single precision constants (-fsingle - precision - constant)	将浮点常量视为单精度，而不是隐式转换为双精度常量。

使用 -ffunction - sections和 -fdata - sections选项与 --gc - sections链接器选项结合使用，可以通过允许链接器删除未使用的部分来减少代码大小。

3.3.6 GNU编译器：预处理器设置

选项	描述
Preprocess only; do not compile, assemble, or link (-E)	启用此选项仅进行预处理，不进行编译、汇编或链接。
Other preprocessor flags (-Xpreprocessor)	用于提供GCC不识别的特定于系统的预处理器选项。要传递带参数的选项，需要使用两次 -Xpreprocessor，一次用于选项，一次用于参数。

3.3.7 GNU编译器：汇编器设置

选项	描述
Other assembler flags (-Xassembler)	根据用户要求指定单个标志。

3.3.8 GNU编译器：调试设置

选项	描述
Generate debug information (-g)	生成调试信息，此信息是GDB调试器所需的。
Generate debug information in DWARF version (-gdwarf - )	以DWARF格式生成调试信息（如果支持），版本值可以是2、3或4，大多数目标的默认版本是4。
Do not emit DWARF additions beyond selected version (-gstrict - dwarf)	不允许使用比 -gdwarf - version选择的更高版本的DWARF标准扩展。在大多数目标上，允许使用来自更高标准版本的非冲突DWARF扩展。
Enable function profiling (-p)	生成额外的代码以写入适合分析程序的配置文件信息。编译需要数据的源文件时需要此选项，链接时也需要。

3.3.9 GNU编译器：诊断选项设置

选项	描述
Check for syntax errors, then stop (-fsyntax - only)	启用此选项检查代码的语法并报告任何错误。
Suppress warnings (-w)	抑制所有警告消息。
Enable most warning messages (-Wall)	启用此选项以启用所有关于一些用户认为有问题且易于避免（或修改以防止警告）的构造的警告，即使与宏结合使用。
Treat all warnings as errors (-Werror)	启用此选项将所有警告视为硬错误，触发警告的源代码将被拒绝。
Enable verbose output (-v)	启用此选项使IDE显示它传递给shell的每个命令行，以及工具发出的所有进度、错误、警告和信息消息。此设置相当于指定 –v命令行选项，默认情况下，此复选框未选中，IDE仅显示编译器发出的错误消息，抑制警告和信息消息。

3.3.10 GNU编译器：杂项设置

选项	描述
Override built - in specs with the contents of the specified file (-specs)	可以使用 -specs=命令行开关指定一个规范文件来覆盖GCC内置的规范字符串。
-mlarge	使用大模型寻址（20位指针，20位size_t）。
-mcode - region = none -mdata - region = none	MSP430编译器能够自动在低内存（地址低于64K）和高内存之间分配代码和数据，这仅适用于实际具有两个内存区域的部件，并且仅当该部件的链接脚本专门设置为支持此功能时才适用。更多信息请参见表4 - 2。

3.3.11 GNU链接器设置

选项	描述
Command	链接器位置
Command - line pattern	命令行参数
Summary of flags set	调用链接器的命令行，显示传递给链接器的所有标志

3.3.12 GNU链接器：基本设置

选项	描述
Output file (-o)	使用output作为ld生成的文件的名称；如果未指定此选项，默认使用 'a.out' 作为名称。脚本命令OUTPUT也可以指定输出文件名。
Write a map file (-Map)	将链接映射打印到文件mapfile中，该映射包含有关符号如何由ld映射的诊断信息以及全局公共存储分配信息。
Set start address (-e, --entry)	使用entry作为程序执行开始的显式符号，而不是默认的入口点。
Do not use the standard system startup files when linking (-nostartfiles)	链接时不使用标准系统启动文件，除非使用 -nostdlib或 -nodefaultlibs，否则使用标准系统库。
Do not use the standard system libraries when linking (-nodefaultlibs)	链接时不使用标准系统库，仅将指定的库传递给链接器，忽略指定系统库链接的选项，如 ‑ static ‑ libgcc或 ‑ shared ‑ libgcc。除非使用 -nostartfiles，否则使用标准启动文件。编译器可能会生成对memcmp、memset、memcpy和memmove的调用，这些入口通常由libc中的条目解析，指定此选项时，应通过其他机制提供这些入口点。
Do not use the standard system startup files or libraries when linking (-nostdlib)	链接时不使用标准系统启动文件或库。
Do not link with the shared libraries (-static)	在支持动态链接的系统上，此选项可防止与共享库链接，在其他系统上，此选项无效。
Remove unused sections (--gc - sections)	启用未使用输入部分的垃圾回收，在不支持此选项的目标上忽略。

3.3.13 GNU链接器：库设置

选项	描述