Arduino : programmer facilement en C++

Je suis dans une machine virtuelle Debian Jessie sous Mate (sous VMWare 12) et le but est de programmer un Arduino Uno en C++.

Méthode 1 - Sans la library core

• Installation des logiciels nécessaires

sudo apt-get install gcc-avr binutils-avr gdb-avr avr-libc avrdude

• Test le port série (à travers le port USB). On voit qu'il faut appartenir au groupe dialout pour pouvoir l'utiliser.

ls -l /dev/ttyACM*
crw-rw---- 1 root dialout 166, 0 mars 27 23:20 /dev/ttyACM0

• Si besoin, ajouter le user courant au groupe dialout

sudo usermod -a -G dialout <username>

• Il faut fermer puis relancer la session pour que l'appartenance au groupe dialout soit effective.
• Ecrire un code C++.
• Ce dernier fait clignoter une led branchée sur la ligne 8 du port numérique.
• Pour éviter les branchements et faire clignoter la led du Arduino il faut écrire 0x05 dans DDRB et utiliser toggle(PORTB, 5).

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

constexpr double BLINK_DELAY_MS = 500.0;

int main (void){
  // set pin 0 of PORTB (8-13) for output (1).
  DDRB = 0x01;

  const auto toggle= [](volatile unsigned char &p, const int bit){
    p ^= (0x01 << bit);
  };
  
  while(true) {
    toggle(PORTB, 0),  
    _delay_ms(BLINK_DELAY_MS);
  }
}

• J'utilise constexpr et une fonction lambda afin d'utiliser du C++ "moderne" (au-delà de C++11) :
• Compilation et déploiement.

avr-gcc -O3 -DF_CPU=16000000UL -mmcu=atmega328p -c -std=c++1y -o led.o led.cpp
avr-gcc -mmcu=atmega328p led.o -o led
avr-objcopy -O ihex -R .eeprom led led.hex
avrdude -F -V -c arduino -p ATMEGA328P -P /dev/ttyACM0 -b 115200 -U flash:w:led.hex

Méthode 2 - Avec la library core.a

• Installation du soft

sudo apt-get install arduino

• En fait, on en a besoin qu'une seule fois pour générer la libcore
• Lancer l'environnement.
• Aller dans préférences et checker la case "Afficher les résultats détaillés pendant la compilation"

• Ouvrir l'exemple de base Blink. Brancher l'Arduino. Compiler et déployer

• Aller dans le répertoire temporaire où l'environnement a déposé les fichiers compilés et repérer core.a

• Copier core.a dans le répertoire du projet
• Ecrire un code similaire à :

#include "Arduino.h"
 
constexpr double BLINK_DELAY_MS = 500;
constexpr int PIN = 8; // put 13 to use the onboard Led
 
int main (){
  
 // Needed for uart, clock, timers etc.
 init();
 
 pinMode(PIN, OUTPUT);
 
 while(true) {
   digitalWrite(PIN, HIGH);
   delay(BLINK_DELAY_MS);
   digitalWrite(PIN, LOW);
   delay(BLINK_DELAY_MS);
 }
}

• Ne pas oublier d'invoquer init() en début de programme. Bien voir qu'il n'y plus qu'un seul header au début du code
• L'intérêt c'est que pour le coup, on peut "copier" toute ou partie de code de l'IDE Arduino.
• Déployer le code avec les instructions suivantes

avr-gcc -O3 -DF_CPU=16000000UL -mmcu=atmega328p -c -std=c++1y -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/cores/arduino -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/variants/standard -o led.o led.cpp
avr-gcc -mmcu=atmega328p led.o core.a -o led
avr-objcopy -O ihex -R .eeprom led led.hex
avrdude -F -V -c arduino -p ATMEGA328P -P /dev/ttyACM0 -b 115200 -U flash:w:led.hex

• On peut aussi essayer ces instructions

avr-gcc -c -g -O3 -Wall -std=c++1y -fno-exceptions -ffunction-sections -fdata-sections -mmcu=atmega328p -DF_CPU=16000000L -DUSB_VID=null -DUSB_PID=null -DARDUINO=105 -D__PROG_TYPES_COMPAT__ -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/cores/arduino -I/usr/share/arduino/hardware/arduino/variants/standard -o led.o led.cpp
avr-gcc -mmcu=atmega328p led.o core. A -o led
avr-objcopy -O ihex -R .eeprom led led.hex
avrdude -F -V -c arduino -p ATMEGA328P -P /dev/ttyACM0 -b 115200 -U flash:w:led.hex

• À noter
  • -c compilation uniquement. Pas d'édition de liens
  • -g : code en version debug (plus gros donc)
  • -O3 : optimisation (je ne prends pas Os size)
  • -Wall : warning à fond les ballons
  • -std=c++1y : pour utiliser c++11, 14 etc. Avec un compilateur plus récent doit y avoir c++1z
  • -fno-exceptions : Pas de support pour les exceptions
  • -ffuntions-sections : Ne pas inclure les fonctions non utilisées
  • -fdata-sections : Ne pas includre les données non utilisées
  • -DUSB_VID=null : Je ne sais pas encore
  • -DUSB_PID=null : Je ne sais pas encore
  • -DARDUINO=105 : Ça doit vouloir dire UNO à mon avis
  • -D__PROG_TYPES_COMPAT__ : Je ne sais pas encore