CMSIS玩家的“阴间成就”指南

撞上电子

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. G% r0 a; @' J& E! T+ _
【说在前面的话】
认真说起来，从事嵌入式系统开发职业的“玩家”们基本都听说过CMSIS吧？虽然不清楚它在系统中具体“有什么卵用”，但或多或少都接受过“CMSIS的毒打”——不知不觉间，达成了对应的“成就”——假如“地球Online的嵌入式职业”真的有成就系统的话。
' A; ], M- p9 K$ u- M& X" t今天我们就来细数与CMSIS相关的几个成就，及其达成攻略。
0 Q4 }8 c' u) \% a3 q* a
% T$ f, ~; X8 a0 g; ~4 q4 u" r【入门成就：未闻花名】
0 l; i9 _3 v5 N达成条件：从事嵌入式工作至少2年以上，之前从未听说过，也没有真正注意到自己所使用的工程或者环境中用到了CMSIS；突然有一天，第一次听说CMSIS时获得该成就。
4 ?( h" w. f6 B# l2 z5 T
获得难度：??
稀有度：    ??
2 v- ?7 w$ K; ]. A/ t: [4 \" z点评：该成就看似触发条件比较苛刻——需要工作至少2年以上没有注意到过CMSIS的存在——但实际上，这几乎是大部分新手玩家的标配成就。反倒是少数“内测高玩”（指在学校期间就已经是嵌入式大牛的人），因为过早接触CMSIS而受到时间门槛的限制无法获得该成就。

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: m. M* f9 K3 l【新手成就：二周目的文学社】
+ Q$ {. y1 O  d; L) `4 ?达成条件：此前一直使用Arm Compiler 5（armcc）进行开发，因为某种原因，比如：

在Pack Installer中更新了CMSIS到最新版本（6.x.x）

安装了最新的MDK，并手动安装了Arm Compiler 5

目标工程此前使用Arm Compiler 6（armclang），因为某种原因不得不改回 Arm Compiler 5（armcc）

……
; `0 i" }# a) Q% V$ y: z6 I
- J/ v" \4 ]0 J6 x) \总之，在使用了最新的CMSIS 6以后，Arm Compiler 5（armcc）编译时报告了如下的错误：

error: #35: #error directive: "Unknown Arm architecture profile"

) g  a9 \0 R# w3 L6 }4 |+ e

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/ q1 s2 t, E4 ^& h  E
获得难度  ??
! J  ^+ n9 ~( }' S/ }稀有度    ??????
& q' i- f3 L2 Z: O$ C" f点评：该成就虽然是Arm Compiler 5（armcc）玩家的专属，但考虑到AC5用户的庞大基数和赖在老版本上把牢底坐穿的决心，该成就的获取难度并不会太高。之所以稀有度仍然有三颗星之巨，同样是因为赖在AC5上不挪窝的这批兄弟，往往也不会有动力去尝试所谓最新的CMSIS 6——更有甚者，压根没有获得【未闻花名】的成就，对他们来说：
“什么是CMSIS？”
& _! R: T; s5 N; \) l7 z- r“为什么要用CMSIS？”
) c/ O1 Q6 [( U* t% S“CMSIS不是厂家例程自带了么？”
  Q1 \$ S4 z: ^. M% R5 }6 D% Z“我的CMSIS是CubeMx自动生成的……”

. Y" K  t% P. g- m5 q9 i# t. y

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$ X1 P0 X1 C7 p其实，该成就是随着CMSIS版本更新而引入的，原因非常简单：CMSIS彻底判了Arm Compiler 5（armcc）的死刑，因此在 cmsis_compiler.h 中彻底【删除】了对AC5的支持。
) c5 |" \0 F5 \- P: N
) S5 h+ k7 ?+ m. W0 M: u# e

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如果你觉得CMSIS的开发者一定是脑抽了——AC5这么大的用户基数怎么就敢这么做？请不要忽略这么一个事实：AC5从2017年开始就对外宣布停止维护了，Arm等AC5足足过完头七才将其从CMSIS中删除的——仁至义尽了吧？
; H/ y# _" h6 ~; d% L$ t如果玩家坚持要使用Arm Compiler 5怎么办呢？别慌：
1、在工具栏中单击下图所示的图标，打开“Select Software Packs for Target”对话框：
4 ?! N! l8 U/ \9 z/ H

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2、在对话框中去除“Use latest version of all installed Software Packs”选项——这样我们就可以给每一个软件包指定想要的版本。
7 }' Z3 v7 z! Z$ `9 P5 R

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8 w* b2 x/ X' ~: g  y& V' }; o( P# E3、展开 ARM:CMSIS后，在Selection下拉列表中选择fixed，这样我们就可以选择老版本的CMSIS5——比较推荐的是 5.9.0。
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) {0 J2 T# V* ~

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2 n% ~/ [. g+ I( X  ^3 A" S
1 c$ `' ^( B! Q
( I& p2 ^  u: G" h( \. {
+ Q, A; F+ ]9 D' f8 f【新手成就：几……室同堂？】
达成条件：
玩家第一次尝试使用MDK的RTE（Runtime Environment）配置方式往工程中加入CMSIS的支持时，没有注意到工程里已经有了老版本的CMSIS，两个版本由于编译时产生冲突，导致玩家抓耳挠腮——“明明正确配置了CMSIS，路径也正确，为什么说我编译错误呢？果然是RTE太高档了，我用不来”——时，获得该成就。

获得难度:  ??
6 x- _; x- N1 _1 I% n2 S3 F稀有度:      ??
% ^+ {5 K6 g" n8 ^7 u5 c* \点评：该成就一般在获得了【未闻花名】成就不久后就会获得，然而经过笔者多方求证发现：【未闻花名】并非【几……室同堂？】的前置成就。证据就是，有不少“内测高玩”在没有【未闻花名】成就的前提下早早的就达成了该成就。由于通过RTE方式使用CMSIS是Arm官方之前一直推荐的正统方式，而该成就通常是在玩家第一次采用该方法时触发，因此一般认为是一个“新手成就”，获取难度较低。如果你还没有获得该成就，可以尝试购买国内的某些知名开发套件，比如“某原子”、“某野火”的开发板，在使用其配套例程时有大概率触发该成就。
  _! L) c3 q# z' ^7 G在触发该成就后，要想工程正确编译并不困难。通常只要把工程配置界面下、配置头文件搜索路径的 Include Paths 做必要的清理——删除老版本CMSIS的头文件路径即可，比如下图的例子中："..\CORE" 就是一个老版本CMSIS常见的栖息之地。
* ^3 H& z3 `& {+ u( g/ B  Y

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0 x3 X; K+ s% U! t" @+ T! C* o
【稀有成就：未曾设想的道路】
达成条件：
. X6 V1 q: M/ z玩家因为某种原因，第一次在MDK以外的环境，或是不借助MDK的RTE帮助的情况下，尝试将CMSIS加入到自己的工程中，以源代码形式进行编译引发“海量”编译错误时获得该成就。
# h/ V( @8 w) [- L
获得难度：??????稀有度：    ????????
. h5 B- s5 o% V, |- y1 B6 M点评：对大部分玩家来说，毫无疑问，该成就是一个“稀有”成就——因为无论是借助MDK的RTE辅助，还是使用方案供应商“保姆式”SDK进行开发，基本上不太会需要自己往工程里添加CMSIS，就算有，使用源代码进行编译的情况也是少之又少。通常只有团队里的骨灰级玩家才会“被迫”获得该成就。

* Z. X( B. n  a  g; p前面提到的“海量”编译错误，实际上由于CMSIS中诸如CMSIS-DSP这样的库，为了提升代码性能，采用了“在.c中包含其它.c”的做法而触发的，比如 CMSIS-DSP 中很多目录就如 InterpolationFunctions 这样存在多个.c，

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) g/ ^1 J+ J" n$ L2 L* \1 h而他们实际上都被 InterpolationFunctions.c 文件统一包含：
5 a* I0 L" W  |% v; n

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1 U0 p9 _" D3 E2 O1 ~+ d, V如果一股脑的把该目录下的所有.c都加入到 MDK 工程中编译，就会在链接阶段报告大量的重复定义类错误。
9 P1 G: r5 x; ]0 a4 H7 l
% I6 r6 f+ u: \6 X+ J由于在“.c”中包含其它".c"来提升编译后代码的工作效率对大部分人来说是一个“未曾设想过的道路”，该成就也因此得名——对此“骚操作”有所疑问的小伙伴，可以通过我的文章《真刀真枪模块化（3.5）——骚操作？不！这才是正统》来一探究竟。?
2 \: A; [( x: l$ N* u0 X+ s

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4 n+ B* o% ^# F+ {- ~4 N9 |: J2 d0 X
/ m/ |. W7 a* f8 ]
【稀有成就：吃螃蟹爱好者】
达成条件：
第一次通过MDK的Pack Installer将从Github上获取最新的、尚未正式发布的CMSIS版本导入到MDK开发环境，并通过RTE部署到当前工程中时获得该成就。
$ X# S; z' w* O/ ^4 @
获得难度：??稀有度：    ??????????
- W8 M) f, Q- ^# P$ K9 s点评：虽然MDK的用户很多，会用RTE的用户已然很少，其中懂得利用Pack Installer更新软件包的用户就更少，而知道Pack Installer可以导入Git库并以此来使用Github上最新的CMSIS的用户几乎就是凤毛麟角了。虽然操作起来难度很小，但该成就的稀有度却是满星的。

# V, p, \; v4 p; X& |0 b8 P( G& ]0 |& c具体获取方式：如果你的MDK版本较老，同时因为某些原因又不想更新MDK版本，可以通过Pack Installer导入仓库的办法获取最新的CMSIS。具体步骤如下：

1、通过git工具将最新版本的CMSIS从https://github.com/ARM-software/CMSIS-DSP的下载到本地。比如，我使用的工具就是Github Desktop：
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. ?4 `& ^; J6 a$ I% D7 s0 z1 p2、打开Pack Installer，并通过菜单File->Manage Local Repository 打开仓库管理窗口：

$ l: A; D( _# W. x6 ~

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6 \" ~! a$ r* q3、单击Add，并把刚刚从Github上获取的CMSIS加入仓库中：
3 t* s) n" Y' @
! i" Y: O+ z& k4 G: @: V4 G( j

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3 p. Q0 `! q1 i' P4、成功后，我们会看到最新的CMSIS已经被加入到Pack列表中了：
8 P7 [/ r7 }" H( K! \4 d8 k0 ^

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4 f9 {3 m# z. q) L9 h% z1 x8 g此时，单击OK。经过一番等待，我们发现最新的CMSIS-DSP（还没有正式发布哦）已经被加入到我们的MDK环境中了：

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注意：由于仓库版本的CMSIS-DSP版本是0.0.0，因此我们在使用时需要专门在MDK的RTE环境里进行版本选择。方法是：
! X0 S& _7 w& \5 r+ ?9 d1、在工具栏中单击下图所示的图标，打开“Select Software Packs for Target”对话框：

2、在对话框中去除“Use latest version of all installed Software Packs”选项——这样我们就可以给每一个软件包指定想要的版本。

' x. y1 I; o8 t9 d

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$ w# C/ I! E# @5 E! N4 T3、展开Arm::CMSIS-DSP后，在Selection下拉列表中选择fixed，表明我们要使用固定的版本。然后在列表中勾选本地版本0.0.0。单击OK关闭对话框。
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$ T( K5 g$ ]- D& L) ^, U" y  A
- z/ m) O* u% \; Q

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" @; j/ Z& k6 C" r" I# q（图片来自网络，侵删）
! b) w/ [' u# _/ a, j# K3 ~
【稀有成就：……都有自己的生活】
达成条件：
5 e& h2 D* |( b; U; K- w第一次注意到CMSIS提供的“原语（Intrinsics）” __disable_irq()在不同编译器下有不同的函数原型时，获得该成就。

% |# d( b( a; R% O. p% A/ n) D/ T获得难度：????????稀有度：    ??????????
4 M1 D- D/ `0 f' r% @点评：CMSIS号称支持多个不同的编译器：Arm Compiler 5（armcc）、Arm Compiler 6（armclang）、LLVM、GCC和IAR。一般用户需要通过包含头文件cmsis_compiler.h来获得统一的“固有函数”和软件基础设施。

#include "cmsis_compiler.h"实际上，头文件cmsis_compiler.h的作用就是：自动检测当前用户所使用的编译器，并以此为依据包含对应的头文件。例如，如果当前用户使用的是armclang，则cmsis_compiler.h会实际包含 cmsis_armclang.h；同理，如果编译环境是GCC，对应的头文件就为cmsis_gcc.h。
9 R$ U) k7 P1 p% b

/* * Arm Compiler 4/5 */#if   defined ( __CC_ARM )  #include "cmsis_armcc.h"
5 l  x& N! [8 `- G/* * Arm Compiler 6.6 LTM (armclang) */#elif defined (__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050) && (__ARMCC_VERSION 6100100)  #include "cmsis_armclang_ltm.h"  
0 B: O: J3 n1 S% _/* * Arm Compiler above 6.10.1 (armclang) */#elif defined (__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6100100)  #include "cmsis_armclang.h"
/* * GNU Compiler */#elif defined ( __GNUC__ )  #include "cmsis_gcc.h"
0 W& n$ Y3 u3 F; }) u0 E2 t/* * IAR Compiler */#elif defined ( __ICCARM__ )  #include ...
仔细对比会发现，一般来说，固有函数 __disable_irq()是没有返回值的（或者说返回值是void），比如：

/**  \brief   Disable IRQ Interrupts  \details Disables IRQ interrupts by setting special-purpose register PRIMASK.           Can only be executed in Privileged modes. *//* intrinsic void __disable_irq();    */然而，我们在arm_compact.h（包含cmsis_armclang.h时获得）中发现了完全不同的函数原型：
# G5 s' ]2 B( g$ E

static __inline__ unsigned int __attribute__((__always_inline__, __nodebug__))__disable_irq(void) {...}它居然是有返回值的，而且返回的是关闭全局中断前一刻PRIMASK的值——这完全是抢了“原语__get_PRIMASK()”的工作啊！更可怕的是，CMSIS这么多对不同编译器提供支持的头文件中，只有armclang在“加班”，甚至让习惯了使用armclang的傻孩子我产生了__disable_irq()就应该返回PRIMASK值的错觉。
好消息是，这一问题在CMSIS 5.8.0中就得到了修正：从此以后，所有__disable_irq() 明确不会有返回值。
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' D# P. ?, l% n! D: P# M# r) J) E: R6 C
8 O+ U7 S' B' }) ]5 R8 d7 s' c0 N- a
考虑到会跨平台开发项目的玩家屈指可数，该成就基本上属于非常“阴间”了——稀有度五星；考虑到敢怀疑CMSIS“不合理”的玩家并不多见，而且吃的太饱有耐心会去比较不同版本下固有函数定义是否存在不同的人更是少之又少，因此，我给该成就的获得难度判定为4星。
【写在后面的话】我在开源社区交流 arm-2d 的时候，发现由CMSIS引发的讨论几乎是“月经贴”——坑实在是太多了——几乎每一个都值得为之设立一个成就——特此吐槽，望诸君点赞、收藏、转发三连。