从 Arm? Compiler 5 迁移到 Arm? Compiler 6


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，Keil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），性能优化依次提升，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。差距很大。

-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。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使用到了编译器的语言扩展，比如取消结构体的对齐优化、指定变量对齐方式等，这些语言扩展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：

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    /* 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)  __align(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 __attribute__ ((__packed__))
        #define PACK_STRUCT_END
        #define PACK_STRUCT_FIELD(fld) fld
        #define ALIGNED(n)  __attribute__((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：

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    typedef __packed struct
    {<!-- -->
        char x;          
        int y;
    } X;

    ARM Compiler 6 使用__attribute__((packed))：

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    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：

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    __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：

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

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：

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    __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）

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    uint32_t get_flash_base(void)
    {<!-- -->
        extern uint32_t Image$$ER_IROM1$$RO$$Base;
       
        return &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：

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    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：

    1
    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。

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void delay_us (uint32_t ul_time)
{<!-- -->
    ul_time *= 30;
    while(--ul_time != 0)；
}

所以当升级到 ARM Compiler 6 出现软件IIC出错、软件SPI出错等问题，可以检查是否有类似的代码。

需要改成：

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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）